ソルターゼ

ソルターゼ（Sortase）とは

ソルターゼは原核生物に属する酵素の一群であり、主に細胞表面タンパク質のC末端に特有のシグナルを認識し、それを切断して表面タンパク質を改変する役割を担っています。この重要な機能により、ソルターゼはほぼすべてのグラム陰性菌および一部のグラム陽性菌、また古細菌にまで確認されており、その存在は多様な生物にわたることがわかります。

ソルターゼはそのアミノ酸配列の違いにより6つのクラス（A～F）に分類されています。中でもクラスAソルターゼは多くの標的タンパク質に対して活性を持つため、広範な機能を果たす「ハウスキーピングソルターゼ」とも称されます。一方、クラスBは特異性の高い基質を持ち、クラスC、Dもそれぞれ異なる機能を果たし、特にクラスDは胞子形成において重要な役割を果たしています。クラスEとFについてはまだ解明されていない部分が多いです。

ソルターゼの反応機構

特にStaphylococcus aureusに見られるソルターゼAは、ペプチド転移酵素として機能し、外部の表面タンパク質を細胞壁へと結合させることに特化しています。この酵素の基質となる識別シグナルには、LPXTGという特定のモチーフがあり、また膜貫通性タンパク質の疎水性配列の後に、塩基性のアミノ酸残基が含まれています。

切断反応は、トレオニン残基とグリシン残基の間で行われ、まずはソルターゼの活性部位にあるシステイン残基がトレオニン残基に一時的に結合。その後、表面タンパク質が細胞壁成分へと共有結合するプロセスが行われます。この結果、トレオニン残基のカルボキシル基とペプチドグリカンのアミノ基との間にアミド結合が形成されます。

病原性への影響

ソルターゼが触媒する基質には、各種酵素やピリン、付着促進性表面糖タンパク質が含まれ、これらは病原細菌による感染やコロニー形成において重要な役割を果たします。例えば、Staphylococcus aureusのソルターゼAは免疫グロブリンを捕捉し、細菌の存在を宿主の免疫システムから隠すことで、侵入の成功率を上げます。srtA遺伝子が欠損した変異体は、表面タンパク質を細胞外に露出させることができず、感染能力を失うことが確認されています。

医療への応用

このように病原細菌における重要な酵素としての役割を持つソルターゼには、抗生物質の開発が進められています。それにより、病原細菌に対する新たな治療法の創出が期待されています。

構造と生物学的利用

ソルターゼはシステインプロテアーゼの一種であり、MEROPSにおいてpeptidase family C60に分類され、更にC60AとC60Bに分けられます。構造生物学においては、ソルターゼのトランスプロテアーゼ活性が利用され、特定の目的のために融合タンパク質を做成する技術に応用されています。具体的には、C末端にLPXTGモチーフを付加したターゲットタンパク質と、N末端にオリゴグリシンモチーフを持つ別のタンパク質を混合し、ソルターゼを加えることで共有結合が促進されます。

この手法は、NMR分析やX線結晶構造解析においても重要で、複合体の形成を助ける役割を果たします。

結論

ソルターゼは、細菌の細胞表面タンパク質を調節する重要な酵素であり、病原性や免疫逃避による感染メカニズムへの理解を深めるための鍵となります。その科学的な応用は今後の医療や研究においても大いに期待されています。

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