Bacillus cereusの中性プロテイナーゼの一次構造とサーモライシンおよびBacillus subtilisの中性プロテイナーゼとの比較

Bacillus cereus によって生産される中性プロテイナーゼの完全なアミノ酸配列は、タンパク質配列決定によって決定されました。中性プロテイナーゼは 317 個のアミノ酸残基から構成されます。一次構造は、熱安定性中性プロテイナーゼであるサーモリシンと 70% 相同で、枯草菌の中性プロテイナーゼと 45% 相同です。亜鉛結合部位と活性部位の疎水性ポケットは、3 つのプロテイナーゼすべてで非常に類似しています。サーモリシン（80℃）よりも熱安定性が20℃低いB.セレウス中性プロテイナーゼ（60℃）は、サーモリシン（X線回折分析から知られる）と比較してカルシウム結合部位と塩橋にわずかな違いしか示さないのに対し、枯草菌の中性プロテイナーゼ（50℃）は大きく異なります。したがって、B. セレウスの中性プロテイナーゼとサーモリシンの熱安定性の違いは、金属結合特性の違いや活性部位の違いではなく、分子の残りの部分の変化によって引き起こされると考えられました。Chou & Fasman による二次構造ポテンシャル、さまざまな構造要素の疎水性と嵩高さ、および好ましいコールド-ホットアミノ酸残基交換の計算により、B. セレウスの中性プロテイナーゼと比較したサーモリシンの熱安定性は、分子全体に分布する多数のアミノ酸交換によって寄与される小さな効果によって引き起こされ、その結果、ベータプリーツシートの疎水性が増加し、アルファヘリックス領域の嵩高さが増大することが示されました。

The complete amino-acid sequence of a neutral proteinase, produced by Bacillus cereus, was determined by protein sequencing. The neutral proteinase consists of 317 amino-acid residues. The primary structure is 70% homologous to thermolysin, a thermostable neutral proteinase and 45% homologous to Bacillus subtilis neutral proteinase. The zinc-binding site and the hydrophobic pocket of the active site are highly similar in all three proteinases. B. cereus neutral proteinase which is 20 degrees C less thermostable (60 degrees C) than thermolysin (80 degrees C) shows only minor differences in calcium binding sites and salt bridges compared to thermolysin (known from its X-ray diffraction analysis), whereas B. subtilis neutral proteinase (50 degrees C) differs considerably. Therefore it was assumed that the difference in thermostability between B. cereus neutral proteinase and thermolysin is not caused by different metal binding properties, or differences in the active site, but by changes within the rest of the molecule. Calculation of secondary structure potentials according to Chou & Fasman, hydrophobicity and bulkiness of the different structural elements and preferred cold----hot amino-acid residue exchanges indicated, that the thermostability of thermolysin compared to B. cereus neutral proteinase is caused by small effects contributed by numerous amino-acid exchanges distributed over the whole molecule, resulting in increased hydrophobicity of beta-pleated sheet and higher bulkiness of alpha-helical regions.