A family of membrane-embedded metalloproteases involved in regulated proteolysis of membrane-associated transcription factors

doi:10.1073/pnas.96.26.14765

比较研究

.1999年12月21日；96(26):14765-70.

doi:10.1073/pnas.96.26.14765。

参与膜相关转录因子调节蛋白水解的膜包埋金属蛋白酶家族

D Z鲁德纳¹, P福西特, 罗西克

附属公司

PMID： 10611287
预防性维修识别码： PMC24722型
DOI（操作界面）： 10.1073/pnas.96.26.14765

比较研究

参与膜相关转录因子调节蛋白水解的膜包埋金属蛋白酶家族

D Z鲁德纳等。美国国家科学院程序. 1999.

.1999年12月21日；96(26):14765-70.

doi:10.1073/pnas.96.26.14765。

作者

D Z鲁德纳¹, P福塞特, 罗西克

隶属关系

¹哈佛大学分子生物学系，地址：16 Divinity Avenue，Cambridge，MA 02138，USA。

PMID： 10611287
预防性维修识别码： PMC24722型
DOI（操作界面）： 1997年10月10日/第96页第6.14765页

摘要

我们提供的证据表明，枯草芽孢杆菌的产孢蛋白SpoIVFB是一个新发现的金属蛋白酶家族的成员，该家族在膜附近或膜内具有催化中心。通过蛋白水解酶去除20个氨基酸的N末端延伸，需要SpoIVFB将膜相关前体蛋白原sigma（K）转化为成熟的活性转录因子sigma。SpoIVFB和其他家族成员共享保守序列HEXH，这是金属蛋白酶的标志，以及第二个保守基序NPDG，这是该家族特有的。这两个基序预计将形成蛋白酶的催化中心，它们重叠了疏水片段，这些疏水片段被预测为分离的跨膜结构域。这种膜包埋金属蛋白酶家族中唯一的另一个特征成员是哺乳动物Site-2蛋白酶（S2P），它是真核转录因子固醇调节元件结合蛋白（SREBP）的膜内切割所必需的。我们报道了SpoIVFB的两个保守基序中的氨基酸替换在孢子形成过程中损害了原sigma（K）处理和sigma定向基因表达。这些结果和S2P的类似分析结果支持这样的解释，即这两种蛋白都是参与激活膜相关转录因子的金属蛋白酶家族的创始成员。因此，控制原核转录因子原sigma（K）和哺乳动物转录因子SREBP激活的途径不仅类似，而且使用具有显著同源特征的加工酶。

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数字

图1
新发现的假定金属蛋白酶家族某些成员保守基序的氨基酸序列比较。如果50%的家庭成员在该位置含有相同的残留物，则分配一个黑框。如果50%的家庭成员在该位置有类似的残留物，则分配一个灰色框。类似的残基为I、L、V和M；F、 Y和W；D和E；N和Q；S和T；A和G；以及R和K氨基酸位置。显示了基因名称和起源物种(左侧). 我们的网站上可以找到包含整个4600万家庭成员的路线(http://mcb.harvard.edu/losick).

图2
Pro-σ^K（K）处理SpoIVFB突变体。(A类)产孢细胞全细胞提取物的免疫印迹。所有分析的菌株都含有*spoIVF公司*在其正常轨迹(*spoIVFΔ*)和一份*spoIVF公司*在*淀粉E*包含任一野生型的位点*spoIVFB公司*（WT）或指定的*孢子IVFB*点突变。(上部)使用识别前σ和前σ的抗体分析第5小时产孢细胞的提取物^K（K）和σ^K（K）(下部)使用识别SpoIVFB C末端（不包含这两个基序的区域）的抗体分析第3小时产孢细胞的提取物。分析结果如免疫印迹图所示。SpoIVFB中两个保守基序的氨基酸序列以黑色显示。显示氨基酸位置。闭合点和开放点分别表示几乎不变和高度保守的氨基酸。氨基酸替代完全消除前σ^K（K）处理是在黑匣子中进行的。降低处理效率的突变是黑色的，被一个盒子包围着，而那些对处理没有明显影响的突变则是黑色的。(B)四个点突变株的免疫印迹，在A类.本实验中使用的提取物（来自第3小时产孢细胞）比A类用抗SpoIVFB抗体进行免疫印迹分析(上部)并过度暴露以检测低水平的SpoIVFB突变蛋白。免疫印迹用识别SpoIVFA的抗体重新进行，以控制负载(下部). 星号（*）表示在重新处理的印迹上残留的SpoIVFB信号的位置。

图3
σ分析^K（K）-SpoIVFB突变株中定向β-半乳糖苷酶的合成。在开始产孢后的指定时间采集样品，并检测β-半乳糖苷酶活性。每个菌株都含有*gerE-lacZ公司*原噬菌体SPβ融合，缺失*spoIVF公司*正常位置的操纵子(*spoIVFΔ*)，以及*spoIVF公司*操纵子在*淀粉E*具有任意一种野生类型*spoIVFB公司*（WT）或*孢子IVFB*点突变，如图所示。

图4
SpoIVFB、S2P及其基板的拓扑模型。膜示意图以灰色显示。Pro-σ^K（K）和SREBP为红色。SpoIVFB和S2P为黄色，其保守基序为蓝色（两个基序中的不变残基如所示B). 显示N和C端子。(A类)建议插入pro-σ的pro域^K（K）进入膜中。Pro-σ^K（K）显示为SpoIVFB。SpoIVFB的膜拓扑基于Green and Cutting（37）的工作。pro-σ的N端pro域^K（K）基于其预测的二级结构（40）绘制为螺旋。母细胞细胞质位于膜的下方，母细胞和前孢子膜之间的空间（膜间空间）位于其上方(B)SpoIVFB和S2P催化中心的拟定方向。SpoIVFB和S2P的相关膜段显示为相对于膜的母细胞或细胞质表面以及膜间隙（IM）或腔。剪刀表示pro-σ中的解理位点^K（K）和SREBP。为了适应转录因子的相反方向，两种加工酶中的催化中心相对于成熟转录因子释放到的腔室显示为相反的方向（见正文）。

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