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| Dps（飢餓細胞からのDNA結合タンパク質） | |
|---|---|
 DPSタンパク質の構造（PDB：1QGH ）。[1] | |
| 識別子 | |
| シンボル | DPs |
| インタープロ | 著作権 |
| 医療機器 | cd01043 |
飢餓細胞由来の DNA 結合タンパク質(Dps) は、フェリチンスーパーファミリーに属する細菌タンパク質であり、「標準的な」フェリチンとの強い類似点と明確な違いを特徴としています。
Dps タンパク質は、 DNA を酸化ダメージから保護する複雑な細菌防御システムの一部であり、細菌界に広く分布しています。
説明
Dpsは、外径が約9nm、中心空洞の直径が約4.5nmの同一サブユニットから組み立てられた2：3四面体対称の殻のような構造を特徴とする、20kDaの高度に対称的な12量体タンパク質です。[2] [3] [4] Dpsタンパク質はフェリチンスーパーファミリーに属し、DNA保護は2つのメカニズムによって行われます。
最初のものは1992年に大腸菌Dpsで発見され[5] 、タンパク質ファミリーにその名前が付けられました。定常期には、Dpsは染色体に非特異的に結合し、高度に秩序だった安定したDps- DNA共結晶を形成し、その中で染色体DNAが凝縮され、さまざまな損傷から保護されます。[6]リジンを豊富に含むN末端は、自己凝集だけでなく、Dps駆動によるDNA凝縮にも必要です。[7]
2番目の保護モードは、Dpsタンパク質が特徴的で高度に保存されたサブユニット間フェロキシダーゼ中心でFe(II)を結合して酸化する能力によるものです。[8] [9]
二核フェロキシダーゼ中心は、2倍対称軸によって関連するサブユニット間の界面に位置する。[10] Fe(II)は、還元後に放出されるFe(III)オキシ水酸化物鉱物の形で隔離され、貯蔵される。鉱物鉄核には最大500個のFe(III)が沈着することができる。1つの過酸化水素は2つのFe 2+イオンを酸化し、フェントン反応（反応I）によるヒドロキシルラジカルの生成を防ぐ。
2 Fe 2+ + H 2 O 2 + 2 H + = 2 Fe 3+ + 2 H 2 O
Dpsは細胞を紫外線やガンマ線照射、鉄や銅の毒性、熱ストレス、酸や塩基のショックから保護します。[1]また、弱いカタラーゼ活性も示します。
DNAの凝縮
Dps ドデカマーは、協同的結合メカニズムを通じて、試験管内でDNA を凝縮することができます。N 末端の一部の欠失[7]または N 末端の重要なリジン残基の変異[11]は、Dps の凝縮活性を損なったり、排除したりする可能性があります。単一分子研究では、Dps-DNA 複合体はヒステリシスを示す長寿命の準安定状態に閉じ込められる可能性があることが示されています。[12]このため、Dps による DNA 凝縮の程度は、現在のバッファー条件だけでなく、過去の条件にも依存する可能性があります。この結合挙動を説明するために、修正されたIsing モデルを使用できます。DNA 上での Dps 凝縮の核形成には、複数の DNA 鎖が近接している必要があります (Dps と同程度の大きさ)。たとえば、Dps は、2 本の DNA 鎖が近接しているスーパーコイル DNA に対して高い選択性を示します。[13]
表現
大腸菌では、Dps タンパク質は定常期初期に rpoS と IHF によって誘導されます。また、指数関数期には酸化ストレスに反応して oxyR によっても Dps が誘導されます。ClpXP はおそらく指数関数期に dps のタンパク質分解を直接制御します。ClpAP は定常期に進行中の dps 合成を維持する間接的な役割を果たしているようです。
アプリケーション
ナノ粒子合成用
Dpsとフェリチンタンパク質によって形成された空洞は、金属ナノ粒子（NP）を製造するための反応室としてうまく使用されています。 [14] [15] [16] [17]タンパク質シェルは、粒子の成長を抑制するテンプレートとして、またNP間の凝固/凝集を防ぐコーティングとして機能します。さまざまなサイズのタンパク質シェルを使用することで、化学、物理、生物医学の用途向けにさまざまなサイズのNPを簡単に合成できます。
酵素カプセル化用
自然は、酵素をその内部空洞内に収容するために、タンパク質ベースの構造を利用しています。例えば、エンカプスリンやカルボキシソームです。自然からヒントを得て、Dpsの中空内部空洞やフェリチンケージも酵素をカプセル化するために使用されてきました。[18]ペルオキシダーゼのような活性を持つヘムタンパク質であるシトクロムCは、Dpsケージ内にカプセル化された場合、バルク溶液中の遊離酵素と比較して、広いpH範囲でより優れた触媒活性を示しました。この挙動は、Dps内の酵素の局所的な高濃度と、Dps内部空洞によって提供される独特の微小環境に起因していました。[19]
標的薬物送達
生物学的障壁の存在と透過性および保持性（EPR）効果の強化により、標的部位への貨物の送達は標的薬物送達における大きな懸念事項のままである。さらに、注入されたナノ粒子の周囲にタンパク質コロナが形成されることも、標的送達分野における関心事である。研究者らは、貨物送達にタンパク質ケージナノ粒子の自然な生体内分布を利用することで、これらの懸念を克服しようとした。例えば、栄養飢餓細胞（Dps）ケージからのDNA結合タンパク質は、糸球体濾過障壁を通過し、腎近位尿細管を標的とすることが示された。[20]
参照
参考文献
- ^ ab Ilari A, Stefanini S, Chiancone E, Tsernoglou D (2000 年 1 月). 「Listeria innocua 由来の 12 量体フェリチンには、新しいサブユニット間鉄結合部位が含まれている」. Nature Structural Biology . 7 (1): 38–43. doi :10.1038/71236. PMID 10625425. S2CID 52872968.
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