금속의존성 단백질 분해효소 JAMM에 의한 MoaD/E 융합 단백질의 절단

Abstract

박테리아는 인간과는 다르게 산소가 없는 조건에서도 호흡을 하면서 살아 갈 수 있다. 박테리아는 최종전자수용체로 nitrate등을 이용해서 무산소호흡을 통해 살아 갈 수 있는데, nitrate를 최종전자수용체로 이용하기 위해서는 nitrate reductase가 필요하다. nitrate reductase는 활성을 위해 몰리브데넘(Mo)을 가지고 있는 molydopterin (MPT)이라는 보조인자가 필요하다. MPT합성을 위해서는 moaD와 moaE 유전자가 필요한 것으로 알려져 있다. 기존에 연구된 바로는 Mycobacterium tuberculosis의 경우, MoaD와 MoaE가 융합된 형태인 MoaX로 단백질이 발현되고 이후 MoaX가 단백질 절단 효소에 의해 MoaD와 MoaE로 절단되어 활성을 가지게 되면 MPT가 합성이 된다고 알려져 있다. 하지만 M. tuberculosis에서 어떤 효소가 MoaX의 절단에 관여하는지는 현재까지 명확히 알려져 있지 않았다. Deinococcus radiodurans의 경우에도 M. tuberculosis의 경우와 마찬가지로 MoaD와 MoaE가 융합단백질의 형태로 발현이 되는데, 이 융합단백질을 MoaD와 MoaE로 절단하는 효소는 Haloferax volcanii의JAMM (JAB1/MPN/MOV34) 유사 단백질인 DR0402 (Deinococcus radiodurans JAMM, DR JAMM )라는 사실이 밝혀졌다.

본 연구에서는 M. tuberculosis MoaX를 절단하는 효소를 확인하기 위해 M. tuberculosis와 M. smegmatis 의 JAMM 유사 단백질로 추정되는 유전자를 대장균에서 발현시켜 단백질을 분리정제하고 이 단백질이 MoaX를 절단하는 활성이 있는지를 확인하였다. 먼저 M. tuberculosis MoaX를 대장균에서 발현시켜 분리정제하고 이 단백질이 M. tuberculosis와 M. smegmatis JAMM 단백질에 의해 잘려짐을 확인하였으며, 또한 M. tuberculosis와 M. smegmatis JAMM 단백질은 아연(Zn) 의존성 활성을 가짐을 확인하였다. 추가적으로 무산소 호흡이 가능한 B. subtilis 균주를 사용하여 D. radiodurans의 MoaD/E가 꼭 JAMM에 의해 절단 되어야 하는 지 각 유전자를 도입하여 확인 한 결과, D. radiodurans의 MoaD/E가 Bacillus subtilis 내에서 활성을 가지지 못하여 정확히 확인할 수는 없었다. 하지만, B. subtilis의 moaD, moaE를 도입 하여 확인 해 본 결과, 원래 예상했던 대로 B. subtilis는 moaD, moaE 유전자가 모두 존재해야 MPT를 합성하고 무산소 호흡을 할 수 있음을 확인하였다.