ジペプチジルペプチダーゼ。歯周病菌 Porphyromonas gingivalis の細胞外タンパク質のエントリーフォームを生成する重要な酵素

Dipeptidyl-peptidases: Key enzymes producing entry forms of extracellular proteins in asaccharolytic periodontopathic bacterium Porphyromonas gingivalis.

抄録

慢性歯周炎の病原体であるPorphyromonas gingivalisは、栄養性アミノ酸のみをエネルギー源とし、細胞を構成する非糖化性微生物である。本菌は、タンパク質性栄養素を主にジペプチドとして取り込むと考えられており、ポリペプチドからジペプチドを生成するエキソペプチダーゼが生存と増殖に重要である。P. gingivalisは、ペリプラスムに局在するDPP4、DPP5、DPP7、DPP11などのジペプチジルペプチダーゼ（DPPs）を介して、ポリペプチドのN末端からジペプチドを生産していることを明らかにした。さらに、アシルペプチジルオリゴペプチダーゼ（AOP）とプロリルトリペプチジルペプチダーゼA（PTP-A）の2つのエキソペプチダーゼは、それぞれN末端のアシル化ジ/トリペプチドと3位のProを持つトリペプチドを遊離して、DPPに受け入れられる形のポリペプチドの提供を受けることができる。したがって、AOPおよびPTP-Aと組み合わせて、特異性の異なるDPPによって、栄養ポリペプチドから多くのジペプチドが生産される。その結果、ジペプチドは主にプロトン依存性のオリゴペプチド輸送体（POT）を介して、内膜に取り込まれる。また、DPP4とDPP7は、それぞれ2型糖尿病や凝固異常などの歯周病と全身疾患に直接関係することが最近の研究で明らかにされている。したがって、これらのジペプチド産生・取り込み分子は、歯周病および関連する全身疾患の予防・治療のための有力なターゲットであると考えられる。

Porphyromonas gingivalis, a pathogen of chronic periodontitis, is an asaccharolytic microorganism that solely utilizes nutritional amino acids as its energy source and cellular constituents. The bacterium is considered to incorporate proteinaceous nutrients mainly as dipeptides, thus exopeptidases that produce dipeptides from polypeptides are critical for survival and proliferation. We present here an overview of dipeptide production by P. gingivalis mediated by dipeptidyl-peptidases (DPPs), e.g., DPP4, DPP5, DPP7, and DPP11, serine exopeptidases localized in periplasm, which release dipeptides from the N-terminus of polypeptides. Additionally, two other exopeptidases, acylpeptidyl-oligopeptidase (AOP) and prolyl tripeptidyl-peptidase A (PTP-A), which liberate N-terminal acylated di-/tri-peptides and tripeptides with Pro at the third position, respectively, provide polypeptides in an acceptable form for DPPs. Hence, a large fraction of dipeptides is produced from nutritional polypeptides by DPPs with differential specificities in combination with AOP and PTP-A. The resultant dipeptides are then incorporated across the inner membrane mainly via a proton-dependent oligopeptide transporter (POT), a member of the major facilitator superfamily. Recent studies also indicate that DPP4 and DPP7 directly link between periodontal and systemic diseases, such as type 2 diabetes mellitus and coagulation abnormality, respectively. Therefore, these dipeptide-producing and incorporation molecules are considered to be potent targets for prevention and treatment of periodontal and related systemic diseases.