マスト細胞媒介エンドセリンとヘビ毒液サラフォトキシンに対する自然媒介の分子メカニズム

マスト細胞は、エンドセリン（ET）ペプチドファミリーに属するヘビ毒毒サラフォトキシンから保護しています。この最近認識された自然防御経路の根底にある分子メカニズムは不明ですが、分泌顆粒プロテアーゼが呼び出されています。他のプロテアーゼの発現に影響を与えることなく単一のプロテアーゼ機能を特異的に破壊するために、マスト細胞カルボキシペプチダーゼA（MC-CPA）活性を選択的に欠くマウス変異体を生成しました。この変異体を使用して、MC-CPAを必須の保護マスト細胞酵素として特定しました。正常または変異体マスト細胞による切断後のペプチド基質の質量分析は、ETおよびMC-CPAによるサラフォトキシンのC末端トリプトファンの除去が、この非常に急速なマスト細胞応答の根底にある主要な分子メカニズムであることを示しました。マスト細胞のプロテアーゼは、ETとサラフォトキシンを内部で切断することもできますが、分子内ジスルフィドブリッジがペプチド機能を維持するため、このような「ニック」は保護的ではありません。マスト細胞は毒性に必要な構造でETとサラフォトキシンを正確に攻撃するため、サラフォトキシンは毒性を喪失することなくMC-CPAの基質特異性を「回避」できないと結論付けています。

Mast cells are protective against snake venom sarafotoxins that belong to the endothelin (ET) peptide family. The molecular mechanism underlying this recently recognized innate defense pathway is unknown, but secretory granule proteases have been invoked. To specifically disrupt a single protease function without affecting expression of other proteases, we have generated a mouse mutant selectively lacking mast cell carboxypeptidase A (Mc-cpa) activity. Using this mutant, we have now identified Mc-cpa as the essential protective mast cell enzyme. Mass spectrometry of peptide substrates after cleavage by normal or mutant mast cells showed that removal of a single amino acid, the C-terminal tryptophan, from ET and sarafotoxin by Mc-cpa is the principle molecular mechanism underlying this very rapid mast cell response. Mast cell proteases can also cleave ET and sarafotoxin internally, but such "nicking" is not protective because intramolecular disulfide bridges maintain peptide function. We conclude that mast cells attack ET and sarafotoxin exactly at the structure required for toxicity, and hence sarafotoxins could not "evade" Mc-cpa's substrate specificity without loss of toxicity.