大腸菌のdegpおよびdegqのペリプラズムエンドプロテアーゼ：切断部位と基質立体構造の特異性

DegP および DegQ は、大腸菌のペリプラズム コンパートメントに見られる相同エンドプロテアーゼです。ここで紹介する研究は、DegP と DegQ が非常に類似した基質特異性を持ち、一時的または全体的に変性した基質を切断することを示唆しています。モデル基質は個別の Val/Xaa または Ile/Xaa 部位で切断され、通常、ほとんどのタンパク質の疎水性コアに埋もれている脂肪族のベータ分岐残基が切断特異性の重要な決定因子であることが示唆されました。実際、モデル基質で切断されたペプチド結合は、一般に天然の三次元構造ではアクセスできません。さらに、インビボでの DegP 基質であるキメラ融合タンパク質は、分子内ジスルフィド結合の還元後にのみインビトロで分解されます。総合すると、これらの発見は、DegP と DegQ が、一過性に変性したタンパク質、熱ショックや他のストレス条件の後にペリプラズムに蓄積する折り畳まれていないタンパク質、および/または折り畳みやジスルフィド結合の形成前に新たに分泌されたタンパク質を分解する可能性があることを示唆しています。架橋研究により、DegP と DegQ は両方とも溶液中で十二量体を形成し、したがって大きなオリゴマー複合体を形成する他の多くの細胞内プロテアーゼと類似していることが示されています。

DegP and DegQ are homologous endoproteases found in the periplasmic compartment of Escherichia coli. The studies presented here suggest that DegP and DegQ have very similar substrate specificities and cleave substrates which are transiently or globally denatured. Model substrates were cleaved at discrete Val/Xaa or Ile/Xaa sites, suggesting that aliphatic, beta-branched residues, which are typically buried in the hydrophobic core of most proteins, are important determinants of cleavage specificity. Indeed, the peptide bonds cleaved in the model substrates are generally inaccessible in the native three-dimensional structures. In addition, a chimeric fusion protein, which is a DegP substrate in vivo, is degraded in vitro only after reduction of its intramolecular disulfide bonds. Taken together, these findings suggest that DegP and DegQ may degrade transiently denatured proteins, unfolded proteins which accumulate in the periplasm following heat shock or other stress conditions, and/or newly secreted proteins prior to folding and disulfide bond formation. Cross-linking studies indicate that both DegP and DegQ form dodecamers in solution and thus are similar to many other intracellular proteases which form large oligomeric complexes.