ポルフィロモナスgingivalisペプチジルアルギンデイミナーゼのゲノム/臨床的変異の構造、機能、および阻害

シトルリン化は、タンパク質とペプチドアルギニンのグアニジニウム基がペプチジルアルギニンデイミナーゼ（PAD）によって除去される重要な翻訳後修飾です。規制緩和すると、重度の歯周疾患（PD）および関節リウマチ（RA）のように、過度のシトルリン化が炎症を引き起こします。Porphyromonas gingivalisは、PDの主要な歯周病院原因物質であり、RAの病因でもあります。ポルフィロモナスパッド（PPAD）と呼ばれるパッドを分泌します。これは、異常なシトルリンを引き起こす毒性因子です。実験室株と臨床分離株のP. gingivalisゲノムの分析により、PPADバリアント（PPAD-T2）が発生しました。これは、触媒残基H236（G231 N/E232 T/N235 D）の直前の3つのアミノ酸置換を示しました。参照ひずみ（PPAD-T1）。参照ひずみにおけるこれらの位置の変異は、細胞関連のシトルリン化活性が2倍高いことをもたらしました。PPAD-T1と同様に、ペプチド内ではなく、一般的なペプチド基質のC末端で組換えPPAD-T2シトルリン化アルギニン。触媒的には、PPAD-T2は基質結合が弱いが、PPAD-T1よりも高い離職率を示しました。対照的に、熱安定性に違いは見られませんでした。一般的なヒトPAD阻害剤であるCl-アミジンとの複合体におけるPPAD-T2の1.6Å分解X線結晶構造は、阻害剤部分がしっかりと結合しており、変異が基質/阻害剤結合に関与するループに局在することを明らかにしました。特に、突然変異G231 Nはわずかな構造的再配置を引き起こし、おそらく観察されるより高い基質の代謝回転を引き起こしました。現在のデータは、2つの天然PPADバリアントを比較し、P。gingivalisに起因するPdに対する特定の阻害剤の設計のペースを設定します。

Citrullination is an essential post-translational modification in which the guanidinium group of protein and peptide arginines is deiminated by peptidylarginine deiminases (PADs). When deregulated, excessive citrullination leads to inflammation as in severe periodontal disease (PD) and rheumatoid arthritis (RA). Porphyromonas gingivalis is the major periodontopathogenic causative agent of PD and also an etiological agent of RA. It secretes a PAD, termed Porphyromonas PAD (PPAD), which is a virulence factor that causes aberrant citrullination. Analysis of P. gingivalis genomes of laboratory strains and clinical isolates unveiled a PPAD variant (PPAD-T2), which showed three amino-acid substitutions directly preceding catalytic Residue H236 (G231 N/E232 T/N235 D) when compared with PPAD from the reference strain (PPAD-T1). Mutation of these positions in the reference strain resulted in twofold higher cell-associated citrullinating activity. Similar to PPAD-T1, recombinant PPAD-T2 citrullinated arginines at the C-termini of general peptidic substrates but not within peptides. Catalytically, PPAD-T2 showed weaker substrate binding but higher turnover rates than PPAD-T1. In contrast, no differences were found in thermal stability. The 1.6 Å-resolution X-ray crystal structure of PPAD-T2 in complex with the general human PAD inhibitor, Cl-amidine, revealed that the inhibitor moiety is tightly bound and that mutations localize to a loop engaged in substrate/inhibitor binding. In particular, mutation G231 N caused a slight structural rearrangement, which probably originated the higher substrate turnover observed. The present data compare two natural PPAD variants and will set the pace for the design of specific inhibitors against P. gingivalis-caused PD.