S. aureus ペプチドグリカン加水分解酵素リソスタフィンとLytMの基質特異性の再評価

Konsep Inti

リソスタフィンとLytMは、S. aureusペプチドグリカンの架橋部位であるD-Ala-Gly結合を優先的に加水分解する。LytMはさらにD-Ala-Gly結合も切断できる。

Abstrak

本研究では、NMR分光法を用いて、リソスタフィンとLytMの基質特異性と切断部位を実時間動態学的に解析した。

主な知見は以下の通り:

1. リソスタフィンは、ペプチドグリカンの架橋部位であるD-Ala-Gly結合を優先的に加水分解する。一方、非架橋のペプチドグリカンモノマーでは、Gly2-Gly3結合を切断する。

2. LytMは、従来の認識通りグリシン-グリシン結合を加水分解するだけでなく、D-Ala-Gly結合も切断できる。これは新しい発見である。

3. LytMはD-Ala-Gly結合の切断に関して柔軟性があり、セリン置換体のペプチドグリカンも比較的良好に加水分解できる。一方、リソスタフィンはセリン置換体に対する活性が大幅に低下する。

4. 構造モデリングから、リソスタフィンはD-Ala-Gly結合の切断が立体障害により阻害されるが、LytMはより広い活性部位を持つため、D-Ala-Gly結合の切断が可能であることが示された。

以上より、リソスタフィンとLytMは、ペプチドグリカンの架橋構造を認識し、効率的に加水分解することが明らかになった。LytMの新規な基質特異性は、これまでの認識を改める重要な発見である。

Statistik

リソスタフィンはペンタグリシン基質を15倍速く加水分解する。
リソスタフィンはD-Ala-Gly架橋部位の加水分解速度が、非架橋部位の10倍速い。
LytMはD-Ala-Gly結合とグリシン-グリシン結合の両方を切断できる。

Kutipan

"LSS prefers cutting between Gly1 and Gly2, whenever Gly1 is cross-linked to D-Ala of neighboring stem, whereas it hydrolyses the amide bond between Gly2 and Gly3 in non-cross-linked (devoid of D-Ala-Gly bond) PG fragments."
"LytM was originally categorised as a glycyl–glycine endopeptidase based on lytic experiments performed using purified cell walls, which showed that it is active against S. aureus and S. carnosus but not against Micrococcus luteus. Here we have identified that bond to be D-Ala-Gly in addition to the known specificity towards glycyl–glycine bonds."

Wawasan Utama Disaring Dari

Reassessing the substrate specificities of the major Staphylococcus aureus peptidoglycan hydrolases lysostaphin and LytM

by Ante... pada www.biorxiv.org 10-13-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.13.562287v2

Pertanyaan yang Lebih Dalam

S. aureus以外の細菌種のペプチドグリカン構造に対するリソスタフィンとLytMの基質特異性はどのように異なるか?

リソスタフィンとLytMの基質特異性は、S. aureus以外の細菌種のペプチドグリカン構造に対して異なる影響を持つ可能性があります。リソスタフィンは、D-Ala-Glyのクロスリンクを認識し、このクロスリンクが存在する場合には、D-AlaがP2位置を占めることで、ペプチドグリカンの特定の結合を10倍速く加水分解する傾向があります。一方、LytMは、P1の位置にD-AlaまたはGlyが入ることができ、P1'の位置は常にGlyであるため、柔軟性があります。したがって、異なる細菌種のペプチドグリカン構造において、リソスタフィンとLytMは異なる基質特異性を示す可能性があります。

リソスタフィンとLytMの基質特異性の違いが、S. aureusの抗菌剤耐性メカニズムにどのように関係しているか?

リソスタフィンとLytMの基質特異性の違いは、S. aureusの抗菌剤耐性メカニズムに重要な影響を与える可能性があります。例えば、リソスタフィンがD-Ala-Glyクロスリンクを認識し、特定の結合を速やかに加水分解することで、S. aureusの細胞壁の特定の領域を標的とすることができます。一方、LytMは、D-Ala-Gly結合だけでなく、グリシン-グリシン結合も加水分解することができるため、より広範囲なペプチドグリカン構造に対応できる可能性があります。この違いにより、S. aureusが抗生物質に対してどのように反応するかが異なる可能性があり、新しい治療法や薬剤開発に影響を与えるかもしれません。

リソスタフィンとLytMの基質特異性の違いが、細菌の細胞分裂や細胞壁リモデリングにどのような影響を及ぼすか?

リソスタフィンとLytMの基質特異性の違いは、細菌の細胞分裂や細胞壁リモデリングに直接影響を与える可能性があります。例えば、リソスタフィンが特定のペプチドグリカン結合を優先的に加水分解することで、細胞壁の特定の領域を標的として細胞分裂や細胞壁のリモデリングを制御することができます。一方、LytMはより柔軟な基質特異性を持ち、異なるペプチドグリカン構造に対応できるため、細胞分裂や細胞壁リモデリングのさまざまな段階で重要な役割を果たす可能性があります。したがって、リソスタフィンとLytMの基質特異性の違いは、細菌の生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たす可能性があります。