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ソルターゼ(Sortase)は原核生物の酵素の一群の一つである。細胞表面タンパク質の識別シグナルのC末端を認識してこれを切断し、表面タンパク質を改変する。ソルターゼの基質の多くは、第一にLPXTGモチーフ(Leu-Pro-any-Thr-Gly)で構成された識別シグナルであり、次いで高度に疎水的な膜貫通タンパク質配列、アルギニンといった塩基性残基のクラスターである。切断はトレオニン残基とグリシン残基の間で起こり、ソルターゼの活性部位のシステイン残基を標的のトレオニン残基に一時的に結合させ、ソルターゼを細胞壁成分に共有結合させる。ソルターゼは全てのグラム陰性細菌と一部のグラム陽性細菌(例えばShewanella putrefaciens)と一部の古細菌(例えばMethanobacterium thermoautotrophicum)で確認されている[1][2] 。ハウスキーピング酵素のソルターゼAは多くの標的タンパク質で典型的なソルターゼの活性を示すが、その他のものは切断モチーフの変異体を認識し、あるいはピリンの繊毛への組み立てを触媒する[3][4][5]。
| ソルターゼファミリー | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 B群レンサ球菌の線毛上のソルターゼC。PDBの登録番号は 3O0P | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| 略号 | Sortase | ||||||||
| Pfam | PF04203 | ||||||||
| InterPro | IPR005754 | ||||||||
| SCOP | 1ija | ||||||||
| SUPERFAMILY | 1ija | ||||||||
| OPM superfamily | 359 | ||||||||
| OPM protein | 1rz2 | ||||||||
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反応
Staphylococcus aureus のソルターゼは一種のペプチド転移酵素であり、表面タンパク質を細胞壁に付着させる。LPXTGモチーフのグリシンとトレオニンの間を切断し、トレオニンのカルボキシル基と細胞壁のペプチドグリカンのアミノ基との間にアミド結合を形成させる[6][7]。
機能
ソルターゼによって細胞壁の付着を触媒される基質タンパク質には各種酵素、ピリン、付着促進性表面糖タンパク質がある。これらの基質タンパク質は病原細菌による病原性、感染、およびコロニー形成に重大な役割を演じる。
表面タンパク質は、侵入した病原体と宿主組織との間の相互作用を促進させるだけでなく、宿主の免疫応答から病原体を回避させる。Staphylococcus aureus のソルターゼAの場合、細菌表面に免疫グロブリンを捕捉させ、宿主組織への侵入の間、細菌の存在を隠す。ソルターゼA遺伝子srtAを欠損したS. aureus 変異体はいくつかの表面タンパク質を係留させて細胞外に露出させることに失敗し、動物への感染能力を失う。ソルターゼは、分泌経路から始まったシグナルペプチダーゼによるシグナルペプチドの除去を受けた表面タンパク質に作用する。S. aureus ゲノムはソルターゼの2セットをコードする。20種類もの表面タンパク質を扱うために進化した結果だと考えられている。
ソルターゼと相同な機能的アナログに外ソルターゼがある。
医療への利用
構造
システインプロテアーゼのソルターゼは、MEROPSにおいてpeptidase family C60 (clan C-)に分類されている。
その他のソルターゼ(MEROPSにおけるC60B)にはソルターゼBが含まれる[10]。
構造生物学への活用
ソルターゼのトランスプロテアーゼ活性は、in vitroで融合タンパク質を作成するために構造生物学において利用される。目的のタンパク質のC末端に認識モチーフのLPXTGは付加させ、結合させたい別のタンパク質のN末端にオリゴグリシンモチーフを付加させる。この基質の混合液にソルターゼを添加すれば、目的の二つのタンパク質はペプチド結合を介して共有結合で繋がる。この反応は、NMR分析においてNMR不可視な溶解性のタグを作るために利用される [11] 。Ｘ線結晶構造解析において複合体の形成の促進にも使われる[12]。
脚注
- ^ “Sortase-catalysed anchoring of surface proteins to the cell wall of Staphylococcus aureus”. Mol. Microbiol. 40 (5): 1049–1057. (2001). doi:10.1046/j.1365-2958.2001.02411.x. PMID 11401711.
- ^ “Genomic analysis of secretion systems”. Curr Opin Microbiol 6 (5): 519–527. (2003). doi:10.1016/j.mib.2003.09.005. PMID 14572546.
- ^ “Sortases make pili from three ingredients”. Proc Natl Acad Sci U S A 105 (37): 13703–13704. (September 2008). doi:10.1073/pnas.0807334105. PMC 2544515. PMID 18784365.
- ^ “Roles of the sortases of Streptococcus pneumoniae in assembly of the RlrA pilus”. J. Bacteriol. 190 (17): 6002–6013. (September 2008). doi:10.1128/JB.00379-08. PMC 2519520. PMID 18606733.
- ^ Hofmann, Andreas, ed (2011). “Crystal structure of Spy0129, a Streptococcus pyogenes class B sortase involved in pilus assembly”. PLoS ONE 6 (1): e15969. doi:10.1371/journal.pone.0015969. PMC 3019223. PMID 21264317.
- ^ “Staphylococcus aureus sortase, an enzyme that anchors surface proteins to the cell wall”. Science 285 (5428): 760–3. (July 1999). doi:10.1126/science.285.5428.760. PMID 10427003.
- ^ “Sortase, a universal target for therapeutic agents against gram-positive bacteria?”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (10): 5013–5. (May 2000). doi:10.1073/pnas.97.10.5013. PMC 33977. PMID 10805759.
- ^ “Sortase as a target of anti-infective therapy”. Pharmacol. Rev. 60 (1): 128–141. (March 2008). doi:10.1124/pr.107.07110. PMID 18321961.
- ^ SIGA Technologies (2006年9月). “Schedule 14A”. U.S. Securities and Exchange Commission. 2009年10月29日閲覧。
- ^ “An embarrassment of sortases - a richness of substrates?”. Trends Microbiol. 9 (3): 97–102. (March 2001). doi:10.1016/S0966-842X(01)01956-4. PMID 11239768.
- ^ “Attachment of an NMR-invisible solubility enhancememnt tag using a sortase mediated protein ligation method”. Journal of Biomolecular NMR 43 (3): 145–150. (January 2009). doi:10.1007/s10858-008-9296-5. PMID 19140010.
- ^ “Structural basis for activation and non-canonical catalysis of the Rap GTPase activating protein domain of plexin”. eLIFE 2: e01279. (October 2013). doi:10.7554/eLife.01279. PMC 3787391. PMID 24137545.