Shigella毒性因子IPAJによるN-ミリストイル修飾のタンパク質分解除去

タンパク質N-ミリストイル化は、真核生物種全体で保存され、細胞プロテオームのほぼ1％で発生する14炭素脂肪酸酸酸性修飾です。ミリストイル基の動的タンパク質間相互作用（ミリストイルスイッチとして知られている）を促進する能力は、多くのシグナル伝達システムの重要な特徴となっています。したがって、タンパク質の脱微成を促進する病原性戦略は、感染した宿主細胞のシグナル伝達環境を著しく変化させます。ここでは、システインプロテアーゼ活性を備えた以前に特徴付けられていないShigella Flexneri型IIIエフェクタータンパク質である浸潤プラスミド抗原J（IPAJ）によって触媒されるタンパク質デリストイル化の不可逆的なメカニズムについて説明します。IPAJ基質の酵母遺伝的スクリーニングは、ゴルジ装置を介して貨物輸送を調節する小分子質量GTPase、ADPリボシル化因子（ARF）1PおよびARF2Pを同定しました。質量分析により、IPAJはヒトARF1のN-ミリストイル化グリシン-2とアスパラギン-3の間のペプチド結合を切断し、それにより細菌病原体による宿主分泌阻害の新しいメカニズムを提供することが示されました。さらに、IPAJは、細胞成長、シグナル伝達、オートファガソーム成熟、およびオルガネラ機能に関与するN-ミリストイル化タンパク質の配列を切断することを実証します。まとめると、これらの発見は、N-ミリストイルタンパク質修飾の部位固有の排除のための以前に認識されていなかった病原性メカニズムを示しています。

Protein N-myristoylation is a 14-carbon fatty-acid modification that is conserved across eukaryotic species and occurs on nearly 1% of the cellular proteome. The ability of the myristoyl group to facilitate dynamic protein-protein and protein-membrane interactions (known as the myristoyl switch) makes it an essential feature of many signal transduction systems. Thus pathogenic strategies that facilitate protein demyristoylation would markedly alter the signalling landscape of infected host cells. Here we describe an irreversible mechanism of protein demyristoylation catalysed by invasion plasmid antigen J (IpaJ), a previously uncharacterized Shigella flexneri type III effector protein with cysteine protease activity. A yeast genetic screen for IpaJ substrates identified ADP-ribosylation factor (ARF)1p and ARF2p, small molecular mass GTPases that regulate cargo transport through the Golgi apparatus. Mass spectrometry showed that IpaJ cleaved the peptide bond between N-myristoylated glycine-2 and asparagine-3 of human ARF1, thereby providing a new mechanism for host secretory inhibition by a bacterial pathogen. We further demonstrate that IpaJ cleaves an array of N-myristoylated proteins involved in cellular growth, signal transduction, autophagasome maturation and organelle function. Taken together, these findings show a previously unrecognized pathogenic mechanism for the site-specific elimination of N-myristoyl protein modification.