困難梭狀桿菌孢子皮層裂解酶SleC功能與結構之研究

困難梭狀桿菌(Clostridium difficile)是一種生長在厭氧環境的革蘭氏陽性菌，在高溫和抗生素的惡劣條件下，具有形成孢子的獨特能力。感染困難梭狀桿菌相關的疾病稱為CDI (C. difficile infection, CDI)，標準的治療方式為抗生素使用，也因抗生素的長期使用，進而引發抗生素所造成的相關性腹瀉(Antibiotic-associated diarrhea, AAD)，困難梭狀桿菌最後會附著在人類腸道，造成偽膜性結腸炎(Pseudomembranous colitis, PMC)。困難梭狀桿菌孢子萌發(Germination)的過程需要水解皮質層(cortex)，它是由密集肽聚醣所組成，皮質層對於維持孢子休眠非常重要。在皮質降解過程中，由皮質裂解水解酶(cortex lytic hydrolase) SleC進行。在孢子萌發的過程中，主要的蛋白酶CspB負責與具活性SleC結合，以啟動對皮質層的水解作用。缺乏sleC會導致孢子萌發過程有缺陷，無法成為具有致病力的營養細胞(Vegetative cell)。
　　在這項研究中，我們首次發表了困難梭狀桿菌SleC的全長蛋白的晶體結構。此結構最高解析度可至2.24 Å，其空間群 (space group) 則是屬於C2對稱，並發現一個不對稱單元 (asymmetric unit)含有四個SleC分子，且在晶格堆疊中會形成穩定的八聚體。全長SleC蛋白質結構主要由一條β-strand與一個顯著延伸的β-turn組成propeptide，用以連接N端β-sandwich結構域（prepeptide）與C端真正具活性酵素mature SleC，它為α-helix globular結構。有趣的是，這個延伸的β-turn佔據了mature SleC活性區，可作為一種防止肽聚醣(PG) 結合的調控機制。此結果顯示SleC可藉由propeptide的切割與否來調控SleC對受質辨識與受質結合專一性，突顯出其在催化功能上的重要性。這一開創性成果提供我們對SleC分子結構，並為進一步研究其功能特性和潛在應用治療提供未來方針。