Структура и функция капсульной деполимеразы KP34gp57 фага Klebsiella: от случайного открытия к созданию активных мини-ферментов против K. pneumoniae

Деполимеразы, ассоциированные с вирионами, представляют собой крупные тримерные многодоменные белки, составляющие арсенал фагов для деградации полисахаридных слоёв их бактериальных хозяев. Поэтому в качестве рекомбинантных белков они обладают значительным потенциалом для биотехнологии и медицины. В настоящем исследовании мы охарактеризовали структурные и функциональные особенности капсульной деполимеразы KP34gp57 фага Klebsiella KP34. На основании кристаллической структуры и сайт-направленного мутагенеза мы локализовали ключевые каталитические остатки в глубокой внутрисубъединичной бороздке. Кроме того, мы сконструировали несколько вариантов KP34gp57 с укороченными N- и C-концевыми участками, чтобы выяснить роль каждого домена в стабильности и каталитической активности фермента. В результате случайного открытия наши исследования выявили варианты KP34gp57 с укороченным C-концевым участком, которые не тримеризовались и сохраняли полную каталитическую активность в виде мономеров при достаточной стабильности. Создание укороченных мономерных и полностью активных фаговых деполимераз является инновационным направлением, поскольку ранее подобные примеры были известны только для бактериальных ферментов. Миниатюрные фаговые деполимеразы можно дополнительно объединять в химерные ферменты для расширения спектра их активности, что облегчает их применение в качестве самостоятельных средств лечения. Кроме того, внутрисубъединичное и межсубъединичное расположение каталитического кармана у фаговых деполимераз может указывать на различия в их эволюционном происхождении. ВАЖНОСТЬ В настоящей работе мы определили структуру капсульной деполимеразы KP34p57 фага Klebsiella KP34 и выяснили роль отдельных доменов в тримеризации и функциональной активности. Кристаллическая структура случайно показала, что после удаления C-концевого домена фермент может существовать в мономерном состоянии. На основании кристаллической структуры и сайт-направленного мутагенеза мы локализовали ключевые каталитические остатки в глубокой внутрисубъединичной бороздке. В соответствии с этим мы показали, что варианты KP34p57 с укороченным C-концевым участком являются мономерными, стабильными и полностью активными. Создание мономерных, полностью активных фаговых деполимераз является инновационным направлением.