DsbC

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ジスルフィド結合の紹介

ジスルフィド結合、またはS-S結合は、2つのチオール基の酸化によって形成される-S-S-の形をした硫黄原子間の共有結合です。ペプチド鎖上の2つのシステイン（略してCys）残基のチオール基は酸化を受けてジスルフィド結合を形成することができ、ジスルフィド結合の形成とともに、システイン残基はシスチン残基に変換されます。ジスルフィド結合は、タンパク質の分子構造を維持する上で非常に重要な役割を果たします。

ジスルフィド結合の役割

ジスルフィド結合は、タンパク質の適切な折りたたみと高次構造の形成および維持に重要です。ジスルフィド結合の形成は、同じまたは異なるペプチド鎖の異なる領域にあるアミノ酸残基を集めることを強制し、その結果、ペプチド鎖は急速に折りたたまれ、安定した空間トポロジーを形成します。この領域のアミノ酸残基の数は非常に密度が高いです。一方で、疎水性のアミノ酸残基はジスルフィド結合を取り囲み、局所的な疎水性中心を形成し、水分子がペプチドの内部に入って水素結合を破壊するのを拒否します。これにより、高次構造の安定した領域の形成が促進されます。ジスルフィド結合はペプチド鎖の異なる領域を橋渡しすることができるため、時にはジスルフィドブリッジと呼ばれることもあります。

背景

DsbAは2つのチオール基を酸化してジスルフィド結合を形成する役割を担い、DsbBはDsbAの再酸化を担当します。DsbCとDsbGはDsbAによって導入された異常なジスルフィド結合の修正を担当し、DsbDはDsbCとDsbGの再還元を担当します。これらの分子シャペロン機能は、ジスルフィド形成酵素活性とは独立しており、ジスルフィド形成酵素活性に大きく寄与しています。Dsbタンパク質の機能特性に基づいて、特にジスルフィド結合を含むタンパク質をE. coliを宿主として発現させる成功例が多数あります。

発見

1994年、Missiakas et al.はE. coliにおけるDsbCタンパク質の存在を特定し、機能的に分析しました（この遺伝子は最初にxprAと呼ばれていました）。以前、Shevchikらは、Erwinia chrysanthemiにおいてdsbCという遺伝子を最初に特定し、その産物がE. coliのdsbA変異を補償できることを示しました。この変異は、E. coliのペリプラズミックルーメンにおけるタンパク質のジスルフィド結合形成に障害を引き起こします。E. coliのdsbC欠失変異株は、ペリプラズミックルーメンに多くの還元型のジスルフィド含有タンパク質を蓄積し、酸化型ジチオトレイトール（DTT）やシステインを加えるか、dsbAの複数コピーを発現させることで救済されます。E. coliのDsbC前駆体タンパク質は25.5 kDの質量を持ち、その後23.3 kDの成熟タンパク質に加工されます。

DsbC

ジスルフィド結合形成タンパク質B（DsbB）は、E. coliおよび他の細菌のペリプラズミックタンパク質におけるジスルフィド結合形成に至る経路のタンパク質成分です。バチルス・サブチリスでは、BdbCとして知られています。

構造

DsbBタンパク質はペリプラズミックタンパク質DsbAを酸化し、DsbAは他のペリプラズミックタンパク質のシステインを酸化してジスルフィド結合を形成します。DsbBは細胞質膜を横断するレドックスポテンシャルセンサーとして機能します。これは膜を4回貫通する膜タンパク質であり、タンパク質のN末端とC末端の両方が細胞質内にあります。タンパク質の各ペリプラズミック構造ドメインには2つの必須システインがあります。最初のペリプラズミックドメインの2つのシステインはCys-XY-Cys構成であり、これはDsbAやタンパク質ジスルフィド結合異性化酵素を含む他のタンパク質の活性部位の特徴です。