腸内細菌科のセリンプロテアーゼオートトランスポーターの生合成におけるペリプラズムシャペロンタンパク質の役割

腸内細菌科（Spates）のセリンプロテアーゼ自己輸送体は、毒性因子の大きなファミリーを表しています。自己輸送体分泌の一般的なモデルは、SEC装置を介したペリプラズムへの侵入を含み、その後、ペリプラズム種のC末端がベータバレルタンパク質として外側膜に挿入され、バクテリアの細胞表面への移行が伴う範囲が外側膜に挿入される一連のステップが含まれます。アクセサリーペリプラズムタンパク質が外部環境への転座に関与しているかどうかなど、ペリプラズムにおける自己輸送タンパク質の運命についてはほとんど知られていない。ここでは、ESPPの生物発生における主要なペリプラズムシャペロンの役割を研究しました。酵母2ハイブリッドアプローチ、シャペロン変異株の分泌分析、および表面プラズモン共鳴分析（SPR）により、ペリプラズムSURAとDEGPシャペロン、およびESPPベータまたはESPPの旅客ドメインの間の直接的なタンパク質タンパク質相互作用が明らかになりました。ESPPの分泌は、SURAおよびSKP変異株で適度に減少しましたが、DEGPのバックグラウンドでは著しく損なわれました。Spateファミリーにおける高度に保存された芳香族アミノ酸残基の部位指向変異誘発により、ESPP分泌が約80％減少しました。ESPP旅客ドメインに由来する芳香族残基を含む合成ペプチドは、DEGPと旅客領域に結合したSURAをブロックしました。SPRは、ペリプラズムシャペロンと展開されたESPP乗客ドメインとの間の直接タンパク質間相互作用を示唆しました。私たちのデータは、ATタンパク質の転座がアクセサリー因子が必要になる可能性があることを示唆しており、「自動輸送体」に疑問を投げかけています。

The serine protease autotransporters of Enterobacteriaceae (SPATEs) represent a large family of virulence factors. The prevailing model for autotransporter secretion comprises entry to the periplasm via the Sec apparatus, followed by an obscure series of steps in which the C terminus of the periplasmic species inserts into the outer membrane as a beta-barrel protein, accompanied by translocation of the passenger domain to the bacterial cell surface. Little is known about the fate of the autotransporter proteins in the periplasm, including whether accessory periplasmic proteins are involved in translocation to the external milieu. Here we studied the role of the major periplasmic chaperones in the biogenesis of EspP, a prototype SPATE protein produced by Escherichia coli O157:H7. The yeast two-hybrid approach, secretion analysis of chaperone mutant strains, and surface plasmon resonance analysis (SPR) revealed direct protein-protein interactions between the periplasmic SurA and DegP chaperones and either the EspP-beta or EspP passenger domains. The secretion of EspP was moderately reduced in the surA and skp mutant strains but severely impaired in the degP background. Site-directed mutagenesis of highly conserved aromatic amino acid residues in the SPATE family resulted in approximately 80% reduction of EspP secretion. Synthetic peptides containing aromatic residues derived from the EspP passenger domain blocked DegP and SurA binding to the passenger domain. SPR suggested direct protein-protein interaction between periplasmic chaperones and the unfolded EspP passenger domain. Our data suggest that translocation of AT proteins may require accessory factors, calling into question the moniker "autotransporter."