位点2蛋白酶的结构域、功能与作用机制研究进展

膜内蛋白酶对跨膜蛋白的不可逆性切割过程在跨膜信号转导途径中起着重要作用。位点2蛋白酶(site-2 proteases,S2P)属于膜内蛋白酶中的金属蛋白酶家族。基于进化树的序列分析,S2P及其同源物可以分为亚组Ⅰ至亚组Ⅳ,亚组Ⅰ包括了绝大多数真核生物和细菌的S2P及其同源物,亚组Ⅲ则为少数原核生物如枯草芽孢杆菌和古细菌如詹氏甲烷球菌的S2P同源物。由于S2P参与的信号转导从细菌到人类均具有保守性,本文以亚组Ⅰ和亚组Ⅲ的S2P为例进行综述,阐明S2P及其同源物对跨膜蛋白的切割过程,并展望尚待研究的方向。

集胞藻PCC6803中S2P蛋白酶假定底物的体外诱导表达及纯化

金属蛋白酶S2P同源蛋白在行光合作用的蓝藻中广泛存在。S2P蛋白酶通过在膜切割转录调控因子(anti-σ因子),释放σ因子来参与胁迫响应是跨膜信号转导的保守机制。集胞藻PCC6803中S2P蛋白酶参与胁迫响应的跨膜信号转导,但其作用机理及底物均未明确。经过深入考察分析,实验锁定了4对σ因子和anti-σ因子的组合:SigE-ChlH(Slr1055)、SigI(Sll0687)-Sll0688、SigG(Slr1545)-Slr1546及SigH(Slr0856)-Sll0857。以pET-30b(+)为载体,通过重组表达纯化,成功获得一系列S2P假定底物的重组蛋白:全长anti-σ因子及截去羧基端部分序列的截短片段,包括Slr1055、Slr1055△(1～232)、Sll0688、Sll0688△(1～152)、Slr1546、Slr1546△(1～174)、Sll0857、Sll0857△(1～101)和大肠杆菌的S2P底物RseA(1～148)。为下一步在体外重构S2P蛋白酶与底物的酶切体系、阐释蓝藻体内S2P介导的级联信号转导机制奠定了基础。

赤红球菌位点-2蛋白酶类似蛋白底物的筛选及其基因克隆和表达变化分析

位点-2蛋白酶(S2P)作为一种在大多数细菌中存在的金属蛋白酶,在受控膜内蛋白水解(RIP)中发挥重要作用。赤红球菌中关于S2P类似蛋白作用何种底物未见报道。本研究利用分子对接的方法在赤红球菌SD3中筛选S2P类似蛋白的底物,克隆底物蛋白基因,并进行生物学信息分析。通过筛选发现S2P类似蛋白的底物为一个组氨酸激酶。该基因在GenBank中的序列登录号为MN688330。它的开放阅读框长为1410bp,编码469个氨基酸,其蛋白分子量为49.62kD,信号肽存在几率为0.6765,信号肽锚定几率为0.2113,信号肽的切割位点位于35~36位氨基酸之间。该蛋白属于不稳定疏水性蛋白,同时有3个明显的疏水峰,没有二硫键,含有1段跨膜区,二级结构主要以α螺旋为主,亚细胞定位表明组氨酸激酶在细胞膜上发挥生物学作用。组氨酸激酶的第164~455位氨基酸之间包含多种保守结构域,属于多种超家族。进化树分析表明Rhodococcus ruber SD3和Rhodococcus pyridinivorans SB3094的组氨酸激酶聚为一簇。荧光定量PCR分析表明在甲苯和苯酚的胁迫下,组氨酸激酶的表达分别下调到对照样品的0.76倍和0.78倍。本研究为进一步揭示赤红球菌SD3中蛋白酶解所涉及的信号转导途径奠定基础。