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トリパノソーマ・クルジ由来のメチオニンスルホキシド還元酵素Bの機能性について
On the functionality of a methionine sulfoxide reductase B from Trypanosoma cruzi.
PMID: 32682073 DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2020.06.035.
抄録
背景:
メチオニンは、メチオニンスルホキシド（MetSO）のR型とS型のラセミ混合物を与えるために酸化されやすいアミノ酸である。この翻訳後修飾は、正常またはストレス条件下で生体内で起こることが報告されている。メチオニンへのメチオニンスルホキシドの還元は、ほぼすべての生物に存在するチオール依存性酵素であるメチオニンスルホキシド還元酵素（MSR）によって触媒されます。これらの酵素は、MetSOの異性体（遊離型およびタンパク質結合型）の1つまたは別の異性体を特異的に還元することができます。この酸化還元修飾は、酸化還元または他の代謝経路に関係する多くのタンパク質の構造と機能を変化させる可能性があります。トリパノソーマ・クルジの抗酸化システムの研究は、主にトリパノチオネの関与に焦点を当ててきましたが、トリパノソーマ・クルジの抗酸化システムに関する情報はほとんどありませんでした。しかし、タンパク質中の酸化されたメチオニン残基を修復するメカニズムについては、これらの病原体のライフサイクルのさまざまな段階での生存に関連する情報はほとんど得られていない。
BACKGROUND: Methionine is an amino acid susceptible to be oxidized to give a racemic mixture of R and S forms of methionine sulfoxide (MetSO). This posttranslational modification has been reported to occur in vivo under either normal or stress conditions. The reduction of MetSO to methionine is catalyzed by methionine sulfoxide reductases (MSRs), thiol-dependent enzymes present in almost all organisms. These enzymes can reduce specifically one or another of the isomers of MetSO (free and protein-bound). This redox modification could change the structure and function of many proteins, either concerned in redox or other metabolic pathways. The study of antioxidant systems in Trypanosoma cruzi has been mainly focused on the involvement of trypanothione, a specific redox component for these organisms. Though, little information is available concerning mechanisms for repairing oxidized methionine residues in proteins, which would be relevant for the survival of these pathogens in the different stages of their life cycle.
方法:
我々は、T. cruzi株Dm28cから得られたメチオニンスルホキシド還元酵素B（MSRB、タンパク質に結合したメチオニンスルホキシドRエナンチオマーに特異的）のin vitro機能解析およびin vivo細胞解析を行った結果を報告する。
METHODS: We report an in vitro functional and in vivo cellular characterization of methionine sulfoxide reductase B (MSRB, specific for protein-bound MetSO R-enantiomer) from T. cruzi strain Dm28c.
結果:
MSRBはエピマスティゴート細胞において細胞質およびミトコンドリアの両方に局在していた。また、MSRBを過剰発現させた寄生虫を用いたアッセイから、MSRBが酸化損傷に対する全般的な抵抗性、トリポマスティゴート細胞の感染性、アマスティゴート期の細胞内複製に寄与していることが明らかになった。また、MSRB を過剰発現したエピマスティゴートでは、メタサイクリン生成過程が阻害されることが報告されており、この細胞分化には MSRB がネガティブな調節因子として関与していることが示唆された。
RESULTS: MSRB exhibited both cytosolic and mitochondrial localization in epimastigote cells. From assays involving parasites overexpressing MSRB, we observed the contribution of this protein to increase the general resistance against oxidative damage, the infectivity of trypomastigote cells, and intracellular replication of the amastigote stage. Also, we report that epimastigotes overexpressing MSRB exhibit inhibition of the metacyclogenesis process; this suggesting the involvement of the proteins as negative modulators in this cellular differentiation.
結論と一般的意義:
本報告書は、T. cruziにおけるレドックス代謝に関する新たな知見を提供するものである。本研究では、この寄生虫におけるL-Metの代謝と酸化された高分子の修復に関与する酵素の重要性を示唆する結果が得られた。
CONCLUSIONS AND GENERAL SIGNIFICANCE: This report contributes to novel insights concerning redox metabolism in T. cruzi. Results herein presented support the importance of enzymatic steps involved in the metabolism of L-Met and in repairing oxidized macromolecules in this parasite.
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