DsbA

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序論

DsbAは細菌性チオール‐ジスルフィド酸化還元酵素（TDOR）である。DsbAはDsb（ジスルフィド結合）酵素ファミリーの主要構成要素であり、ペプチドが細胞のペリプラズムへ移行する過程で、分子内ジスルフィド結合の形成を触媒する。

構造

構造的にDsbAは、チオレドキシン様ドメインに機能未解明のヘリカルドメインが挿入された構成を有する。他のチオレドキシン系酵素と同様に、DsbAの触媒部位はCXXCモチーフ（E. coliのDsbAではCPHC）である。このシステイン対は、酸化型（内部ジスルフィド結合形成）または還元型（遊離チオール）を取り得るため、酸化還元状態に応じて電子対の供与体または受容体として機能し、酸化還元酵素活性を担う。本反応は一般に混合ジスルフィド中間体を経由し、酵素側のシステインが基質側のシステインと結合を形成する。DsbAは新生タンパク質へのジスルフィド結合導入を担い、言い換えると、基質タンパク質上のシステイン残基対の酸化を触媒する。DsbAの基質の多くは最終的に分泌され、重要な毒素、病原因子、付着関連装置、運動性構造などを含む。

ジスルフィド結合型酸化還元タンパク質（Dsb）が病原細菌の病原性に及ぼす影響

翻訳後修飾はタンパク質成熟過程における不可欠かつ重要な要素であり、正しいフォールディングおよびタンパク質活性を保証し得る。また、システインは細菌の翻訳後修飾において重要な役割を果たす。ジスルフィド結合酸化還元酵素（Dsb）は細菌の内膜およびペリプラズム空間に存在することが見出されており、スルフヒドリル基を有する膜貫通タンパク質に分子内ジスルフィド結合を形成させ、適切なフォールディングと機能発現を可能にする。さらに、細菌が細胞外へ分泌する分泌タンパク質については、細胞内でフォールディングが完了している場合、細胞膜通過時の立体的障害により、細胞外への分泌が困難となる。

ジスルフィド結合酸化還元タンパク質（Dsb）がEscherichia coliの病原性に及ぼす影響

大腸菌（E. coli）におけるジスルフィド結合形成はペリプラズムで行われ、チオール‐ジスルフィド酸化還元酵素DsbAにより触媒される。最初に同定されたジスルフィド結合酸化還元タンパク質であるDsbAは、新規合成されたペリプラズムタンパク質へジスルフィド結合を供与し、内膜に局在する第2のタンパク質DsbBにより再酸化される。DsbAとDsbBは完全な酸化還元サイクル連鎖を形成し、細胞質およびペリプラズム空間における基質タンパク質の適切なフォールディングと機能発現を継続的に駆動する。DsbAおよびDsbBはチオレドキシンファミリーに属し、いずれも典型的なC-XX-Cジチオール活性部位配列を有し、グラム陰性菌で保存されている。dsbCはジスルフィドイソメラーゼファミリーの別のメンバーである。近年の研究により、E. coliのDsbAは鞭毛の運動性と密接に関連し、dsbAまたはdsbBが欠損するとE. coliの鞭毛形成が失われることが示された。dsbAまたはdsbBが欠如すると、E. coliのPリングタンパク質（FlgI）はジスルフィド結合を形成できず、その結果、鞭毛を組み立てられず運動性を喪失する。

ジスルフィド結合型酸化還元タンパク質（Dsb）がコレラ菌（Vibrio cholerae）の病原性に及ぼす影響

VcDsbAはコレラ菌（Vibrio cholerae）のペリプラズム空間に存在するジスルフィド結合型酸化還元酵素であり、コレラ菌の病原性に必須である。VcDsbAはコレラ毒素関連因子の分泌に必須であるだけでなく、胆汁酸塩の存在下ではTcpPの二量体形成を誘導することでコレラ菌の病原因子発現を活性化し、下流の病原因子遺伝子toxTの発現を誘導する。したがって、VcDsbAはコレラ菌の主要な病原性制御因子であるToxTの発現にも必須である。さらに、VcDsbAはin vitro環境においてMSHAの発現を増強することでバイオフィルム形成を促進し得る。