Las omptinas ( EC 3.4.23.49, proteasa VII , proteasa A , gen ompT proteínas , proteasa ompT , proteína a , Pla , OmpT ) son una familia de proteasas bacterianas. [1] Son aspartato proteasas , que escinden péptidos con el uso de una molécula de agua . Se encuentran en la membrana externa de enterobacterias gramnegativas como Shigella flexneri , Yersinia pestis , Escherichia coli y Salmonella enterica . Las omptinas consisten en un barril beta ampliamente conservado que abarca la membrana con 5 bucles extracelulares. Estos bucles son responsables de las diversas especificidades del sustrato . Estas proteasas dependen de la unión del lipopolisacárido para su actividad. [2]
Las omptinas se han relacionado con la patogénesis bacteriana . [1]
Las omptinas, un grupo de proteínas unidas a la membrana, se encuentran en varios organismos, incluidos animales y plantas, y particularmente en la superficie de ciertas bacterias, en particular dentro de la familia de las enterobacterias. Conocidas por su especificidad en la ruptura de enlaces peptídicos entre aminoácidos básicos adyacentes, las omptinas cumplen una doble función como proteasas (enzimas que descomponen las proteínas) y adhesinas (proteínas que ayudan a las células a unirse). [3] Los genes omptina también están asociados con plásmidos o profagos, lo que indica un papel potencial de la transferencia horizontal de genes en la diseminación de estos genes. Esto significa que los genes omptina pueden transferirse entre diferentes células bacterianas o incluso entre especies a través de mecanismos como la transferencia de plásmidos o la integración de profagos en genomas bacterianos. La actividad de la proteasa omptina se desencadena en condiciones de bajo crecimiento de magnesio. Esta característica recibe su nombre de la proteína prototípica OmpT, que presenta una estructura de barril B de 10 hebras. [4] La capacidad de los genes de moverse horizontalmente entre diferentes organismos puede contribuir a la propagación de rasgos ventajosos, como los que intervienen en las interacciones entre el huésped y el patógeno u otros procesos celulares. En el caso de las omptinas, comprender su contexto genético y los mecanismos de transferencia horizontal de genes puede proporcionar información sobre su evolución y la diversidad de organismos que albergan estos genes. [5]
Las proteínas omptinas poseen una composición estructural que incluye un pliegue en barril B, un sitio activo, residuos catalíticos, un sitio de unión de lipopolisacáridos (LPS) y una multiplicidad de elementos. A pesar de sus características estructurales compartidas, cada omptina individual cumple funciones distintas. Estas proteínas desempeñan un papel en el estilo de vida de las bacterias y están asociadas con los mecanismos por los cuales las especies bacterianas causan enfermedades. La estructura de las omptinas es como un cilindro con cuatro residuos catalíticos ubicados en su superficie exterior. [3] Inicialmente clasificadas como serina proteasas, luego fueron reconocidas como aspartato proteasas basadas en la estructura cristalina de OmpT. Las omptinas se destacan porque exhiben características tanto de serina proteasas como de aspartato proteasas. Los miembros de esta familia de proteínas comparten una identidad de secuencia significativa a nivel de aminoácidos, que varía del 40% al 80%. [5] Las omptinas como OmpT y Pla tienen patrones de plegamiento muy similares.
Las omptinas se activan cuando interactúan con una molécula de lipopolisacárido. [6] Principalmente, escinden sustratos proteicos o peptídicos entre residuos de aminoácidos básicos específicos, lo que actúa como defensa contra péptidos antimicrobianos que podrían alterar la red de lipopolisacáridos. Estas proteasas se dirigen a una variedad de sustratos del huésped y, cuando el lipopolisacárido se une a ellos, altera sutilmente la forma del sitio activo, lo que activa las omptinas. La expresión de las omptinas está regulada por un factor llamado PhoP. [4]
Ciertas omptinas, como las que cortan ArlC y CroP, presentan una alta resistencia al suero. Dentro de la familia Enterobacteriaceae, las bacterias producen proteasas que pueden atacar componentes del sistema inmunológico innato del huésped. [2] Las proteasas omptinas funcionan como un mecanismo de defensa contra péptidos antimicrobianos y están gobernadas por PhoPQ. PhoP se une directamente a sitios genéticos específicos, lo que determina la actividad de las omptinas. Para que las omptinas sean activas en la descomposición de proteínas, necesitan unirse a lipopolisacáridos como cofactor.
Además de su función de resistencia a los péptidos antimicrobianos, las omptinas participan en el procesamiento y la secreción de partes de los autotransportadores bacterianos y en la descomposición de las proteínas del huésped. Pla, una omptina específica, puede activar el plasminógeno mediante una proteólisis limitada. Se cree que esta activación ayuda al organismo a escapar de una red de fibrina, facilitando así su propagación a través de los tejidos fuera de los vasos sanguíneos. Pla también posee la capacidad de activar el plasminógeno mediante una proteólisis limitada. Se cree que esta función ayuda al organismo a escapar de la red de fibrina, facilitando así su difusión a través de los tejidos extravasculares. [7]
Las proteínas de membrana externa Omptin se encuentran en bacterias Gram-negativas seleccionadas, incluyendo miembros de la familia Enterobacteriaceae como E. coli (OmpT), Yersinia pestis (Pla), Salmonella enterica (PgtE), Shigella flexneri (IcsP) y Citrobacter rodentium (CroP). [5] La familia Omptin abarca proteasas de membrana externa como OmpT en E. coli y Ola en Salmonella . En E. coli , se pueden identificar proteínas Omptin como OmpT, OmpP y ArlC, y todas poseen la capacidad de escindir péptidos antimicrobianos. [8] Estas proteasas Omptin se agrupan comúnmente en familias OmpT o Pla, y las Omptin Pla demuestran una mayor eficacia en la escisión o activación del plasminógeno en comparación con OmpT. Las omptinas, como Pla y PgtE, alteran la inmunidad innata al influir en varios sistemas, incluidos los sistemas de plasminógeno/plasmina, complemento, coagulación, fibrinólisis y metaloproteinasa de matriz. Lo logran inactivando péptidos antimicrobianos, lo que da como resultado una mayor propagación y multiplicación de Pla y PgtE. Por otro lado, OmpT funciona como una proteasa de mantenimiento, desempeñando un papel en la degradación de péptidos antimicrobianos catiónicos y aumentando las capacidades de E. coli . [9] Las proteasas OmpT están implicadas en la escisión de péptidos antimicrobianos, y una escalada en la actividad de Omptin está estrechamente relacionada con cepas clínicas de UPEC aisladas de individuos con infecciones del tracto urinario. La variabilidad en la actividad está asociada con diversas expresiones de OmpT y ArlC en E. coli , y la presencia de ArlC potencialmente explica la diversidad observada en la actividad. Esta actividad aumentada de Omptin se identifica específicamente con cepas de UPEC responsables de infecciones del tracto urinario [8].