Descifran un mecanismo de la principal bacteria que causa la periodontitis

Resumen

Porphyromonas gingivalis es un patógeno clave del microbioma oral disbiótico humano que causa periodontitis grave. Emplea un sistema de secreción de tipo IX (T9SS) para transportar proteínas a través de la membrana externa (OM) para la virulencia. Excepcionalmente, las cargas de T9SS llevan un dominio C-terminal (CTD) como señal de secreción, que se escinde y se reemplaza con lipopolisacárido aniónico mediante transpeptidación para el anclaje extracelular al OM. Ambas reacciones son llevadas a cabo por PorU, la única peptidasa y sortasa de señal C-terminal de función dual conocida. PorU en sí mismo es secretado por el T9SS, pero su CTD no se elimina; en cambio, el PorU intacto se combina con PorQ, PorV y PorZ en el "complejo de accesorios" insertado en OM.

Aquí, revelamos que PorU transita entre monómeros activos y dímeros latentes y resolvió la estructura cristalina del dímero de ∼260-kDa. PorU tiene una forma alargada de ∼130 Å de longitud y consta de siete dominios. Los primeros tres forman un grupo N-terminal entrelazado que probablemente participa en la unión del sustrato. Le siguen un dominio catalítico (CD) de tipo gingipaína, dos dominios similares a inmunoglobulina (IGL) y el CTD. En el primer IGL, una “horquilla β de latencia” larga sobresale ∼30 Å de la superficie para formar un barril β intermolecular con hebras β de la CD simétrica, que está en una conformación latente.

El modelado de homología de la CD competente seguida de validación in vivo a través de una cohorte de cepas mutantes reveló que PorU se transporta y funciona como un monómero a través de una díada catalítica C690 / H657. Por tanto, la dimerización es un mecanismo intermolecular para la regulación de PorU para prevenir la actividad intempestiva hasta unirse al complejo de unión.

Significado

Las bacterias gramnegativas seleccionadas emplean un sistema de secreción de tipo IX para transportar proteínas de virulencia con un dominio C-terminal (CTD) como señal de secreción a través de la membrana externa. Tras la secreción, la CTD se escinde y se reemplaza con lipopolisacárido por PorU, la única señal peptidasa y sortasa bifuncional conocida.

Descubrimos que PorU transita entre monómeros activos y dímeros latentes y determinamos la estructura del dímero de ∼260 kDa. PorU consta de siete dominios, incluido un dominio catalítico de tipo gingipaína, que está regulado por una “horquilla β de latencia” larga que forma un barril β intermolecular con el protómero simétrico.

El modelado de homología seguido de la validación in vivo reveló que PorU funciona como un monómero a través de una díada catalítica de cisteína-histidina. Por tanto, la dimerización proporciona un mecanismo intermolecular para la regulación de PorU.