ClpP (proteolitička podjedinica kazeinolitičke proteaze) je serinska proteaza koja sudjeluje u proteostazi eukariotskih organela i prokariotskih stanica. Također utječe na virulenciju i infektivnost brojnih patogena.
Struktura
ClpP proteaza građena je u obliku tetradekamernog cilindra s dva uzdužno poredana heptamerna prstena. Svaki od prstena ima aksijalnu poru koja služi kao ulaz u unutrašnjost proteolitičke komore s 14 aktivnih mjesta. Svako aktivno mjesto se sastoji od kanonske katalitičke trijade Serin-Histidin-Aspartat. Svaki ClpP monomer sastoji se od globularne domene "head" i proširene "handle" domene.
Zbog svog potencijala kao antibakterijska meta u kasnim 90-ima, ClpP je počeo privlačiti sve više pozornosti, kada je dokazana njegova izravna veza s virulentnošću bakterija za Gram-pozitivne S. aureus i Listeria monocytogenes, zajedno s Gram-negativnom Salmonella Typhimurium.[2]
ClpP se nalazi u matriksu mitohondrija širokog raspona eukariota. Eksprimiran je i u bakterijama i biljkama. U slučaju biljaka, kodiran je u genomu kloroplasta.
Funkcija
ClpP posjeduje peptidaznu aktivnost protiv peptida od ~10 aminokiselina, no ima minimalnu aktivnost protiv duljih ili strukturno kompleksnijih peptida. Neaktivan je prema proteinima. Degradacija duljih polipeptida i proteina omogućena je katalizacijom putem kompleksa ClpP sa ClpA ili ClpX. Produkti degradacije su peptidi od 5 do 15 aminokiselina. Glavna karakteristika degradacije proteina sa strane ClpAP ili ClpXP je njegova ovisnost vezanja i hidrolize ATP-a.[3]
Serin-histidin-aspartat trijada
Cijepanje peptidne veze katalizira katalitička trijada serin–histidin–aspartat i oksianionska rupa prisutna u svakoj ClpP podjedinici. Cijepanje se odvija u dvije faze: brzoj i sporoj.
Brza faza
Proces počinje vezivanjem supstrata u S1 džep. To uzrokuje pomak negativno nabijene asparaginske kiseline prema histidinskom prstenu bogatom elektronima, što pogoduje njegovoj apstrakciji protona iz hidroksilne skupine na bočnom lancu serina, rezultirajući proizvodnjom vrlo reaktivnog alkoksidnog iona u aktivnom mjestu. Alkoksidni ion zatim izvodi nukleofilni napad na peptidnu vezu na karboksilnoj strani aminokiseline koja se nalazi u džepu S1. Ova reakcija prekida peptidnu vezu. Sada je jedan kraj originalnog polipeptida oslobođen i izlazi iz aktivnog mjesta dok je drugi kraj kovalentno vezan za kisik serina.
Spora faza
Druga faza zahtijeva da se prekine kovalentna veza između drugog kraja proteina i serinskog kisika kako bi se peptid mogao osloboditi. Proces počinje ulaskom vode u aktivno mjesto, koja je onda napadnuta na način sličan onom u prvoj fazi, stvarajući reaktivnu hidroksilnu skupinu koja izvodi nukleofilni napad na vezu protein-serin i prekida je. Drugi peptid se tada oslobađa i enzim se vraća u izvorno stanje.
Patologija
Perraultov sindrom (PRLTS) je klinički i genetski heterogeni autosomno-recesivni poremećaj. Glavna obilježja su gubitak sluha te uranjeno zatajenje jajnika i neplodnost. Uzrokuju ga mutacije u pet gena: HSD17B4, HARS2, CLPP, LARS2 i C10orf2. Pretpostavlja se poveznica između mutacije i promjene strukture proteina, što može narušiti njegovu funkciju, ali nejasno je kako te promjene dovode do značajki Perraultovog sindroma.[4][5]
Novi dokazi pokazuju da je mitohondrijski ClpXP neophodan za podskup hematoloških maligniteta i solidnih tumora. Jedinstveno za ovu proteazu jest da i inhibicija i hiperaktivacija ClpP-a ometaju oksidacijsku fosforilaciju i imaju antikancerogene učinke. Nedavne studije identificirale su nekoliko klasa molekula koje ciljaju i moduliraju proteolitičku aktivnost ClpP s različitim stupnjevima selektivnosti i specifičnosti, međutim potrebno je više istraživanja.[6]
Izvori
- ↑ C. Moreno-Cinos, K. Goossens, I. G. Salado, P. Van Der Veken, H. De Winter, and K. Augustyns, (2019). "ClpP Protease, a Promising Antimicrobial Target". Int J Mol Sci 20(9): 2232. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6540193/
- ↑ Carlos Moreno-Cinos, Kenneth Goossens, Irene G. Salado, Pieter Van Der Veken, Hans De Winter, and Koen Augustyns (2019). "ClpP Protease, a Promising Antimicrobial Target" [neaktivna poveznica]. Int J Mol Sci 20(9): 2232. https://www.ncbi.nlm.nih.govv/pmc/articles/PMC6540193/#B35-ijms-20-02232
- ↑ Lua error in Modul:Citation/CS1 at line 4096: data for mw.loadData contains unsupported data type 'function'.
- ↑ "Perrault syndrome: MedlinePlus Genetics". https://medlineplus.gov/genetics/condition/perrault-syndrome/
- ↑ "CLPP gene: MedlinePlus Genetics". https://medlineplus.gov/genetics/gene/clpp/
- ↑ K. Nouri, Y. Feng, and A. D. Schimmer (2020). "Mitochondrial ClpP serine protease-biological function and emerging target for cancer therapy". Cell Death Dis 11: 10. https://www.nature.com/articles/s41419-020-03062-z