Structural and functional characterization of the cell wall-targeting domain of lysostaphin with NMR spectroscopy - Kauppinen, Linda (2018)
Src-homologi 3 (SH3) domeenit ovat solun signaalireiteillä toimivia välttämättömiä, ei-katalyyttisiä domeeneja. Kuten monilla muilla aitotumaisten solujen proteiineilla tai domeeneilla, myös SH3-domeeneilla on homologinen SH3b-domeeni bakteerisoluissa. Rakenteellisesti nämä kaksi ovat samanlaisia muodostaen viiden beetasäikeen rungon, jota täydentävät erilaiset silmukkarakenteet. Näillä silmukkarakenteilla on merkitystä mm. domeenien toimintaan ja koska ne ovat yleisesti ottaen erilaisia SH3- ja SH3b-domeenien välillä, domeenien on oletettu olevan toiminnaltaan erilaisia. SH3-domeenit ovatkin hyvin tutkittuja ja niiden toimintaperiaatteet tiedetään, mutta niiden bakteerihomologit ovat vielä suhteellisen tuntemattomia. Eräs tällainen on soluseinän peptidoglykaania (PG) pilkkovan proteiinin, lysostafiinin, soluseinään kohdistuva domeeni, jolla on SH3b-laskos. Lysostafiini on Staphylococcus simulansin biovaarin staphylolyticuksen erittämä proteiini, joka kyseisen domeenin avulla kohdistetaan lähisukuisen Staphylococcus aureus -bakteerin soluseinälle. Soluseinällä lysostafiini hajottaa PG:tä ollen siten antimikrobinen, mutta tätä ominaisuutta ei vieläkään tunneta tai hyödynnetä täysin. Tässä työssä lysostafiinin soluseinään kohdistuvan domeenin rakennetta ja toimintaa tutkittiin ydinmagneettisen resonanssin avulla. Sekvenssikohtaisen kemiallisten siirtymien assignoimiseksi sekä dynamiikan ja sitoutumisominaisuuksien määrittämiseksi mitattiin useita spektrejä. Tuloksena saatiin 94,3 % pääketjun amidiryhmistä sekä 85,2 % sivuketjujen 1H- ja 13C-siirtymistä assignoitua. Relaksaatiomittausten ja dynamiikka-analyysin perusteella domeenin havaittiin olevan ligandin sitoutumiskohta mukaan lukien suhteellisen jäykkä. Ainoastaan β3-säie osoittautui muuta rakennetta joustavammaksi. Mielenkiintoista on se, että tämä säie on osa suurta silmukkaa, jonka rakenteelliset erot SH3- ja SH3b-domeenien välillä aiheuttavat osaltaan näiden toiminnallisen eroavaisuuden. Soluseinään kohdistuvan domeenin tiedetään sitoutuvan PG:n pentaglysiinisiltoihin. Ligandin sitoutumiskohtaa tutkittiin tarkemmin PG:tä jäljittelevällä peptidillä, L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala-GGGGG-L-Ala-D-Glu-D-Lys-D-Ala. Tulokset vahvistavat aiemmin määritetyn sitoutumiskohdan sijainnin sekä tukevat hypoteesia, jonka mukaan pentaglysiinin ympärillä olevat aminohapot PG:ssä osallistuisivat vuorovaikutukseen. Vuorovaikutuksen dissosiaatiovakioksi määritettiin ~3 mM. Työn tuloksena saatiin arvokasta tietoa lysostafiinin soluseinään kohdistavan domeenin rakenteellisista ominaisuuksista ja sen sitoutumisesta PG:iin, ja tuloksia voidaan hyödyntää myöhemmissä tutkimuksissa.