Ген ClpC

Ген ClpC - Кодирует АТФ-зависимую протеазу, играющую важную роль в белковом гомеостазе у бактерий, включая Bacillus subtilis и Mycobacterium tuberculosis.

Этот белок относится к семейству Clp-протеаз (Caseinolytic protease) и участвует в деградации повреждённых или misfolded белков, регуляции стрессового ответа и вирулентности патогенных микроорганизмов.

1. Структура и функция ClpC

1.1. Доменная организация:

N-домен:

• Участвует в регуляции активности и взаимодействии с адапторными белками (например, MecA в B. subtilis).

Два АТФазных домена (AAA+ модули):

• Обеспечивают распознавание, разворачивание и транслокацию субстратов в протеолитическую камеру.

С-концевой домен:

• Важен для олигомеризации и связывания с протеазной субъединицей (ClpP).

1.2. Механизм действия:

• ClpC формирует гексамер, который связывается с протеазной субъединицей ClpP, образуя комплекс ClpCP.
• АТФ-гидролиз обеспечивает энергию для разворачивания белков и их проталкивания в полость ClpP, где происходит их деградация.
• Адапторные белки (например, MecA, ClpS) направляют специфичные субстраты к ClpC.

2. Роль в бактериальных процессах

2.1. Стрессовый ответ:

• Участвует в реакции на тепловой шок, окислительный стресс и голодание.
• Деградирует агрегированные белки, предотвращая цитотоксичность.

2.2. Вирулентность патогенов:

• В M. tuberculosis ClpC1 (ортолог ClpC) критически важен для выживания внутри макрофагов и устойчивости к антибиотикам.
• Ингибирование ClpC1 рассматривается как перспективная стратегия для новых противотуберкулёзных препаратов.

2.3. Регуляция споруляции:

• В B. subtilis ClpC контролирует деградацию ключевых регуляторов споруляции (например, SpoIIAB).

3. Исследования и медицинское значение

3.1. Ингибиторы ClpC как антибиотики:

• Циклосерин (аналог D-циклосерина) подавляет ClpC в M. tuberculosis.
• Бортезомиб (ингибитор протеасом) показал перекрёстную активность против Clp-системы.

3.2. Генетические исследования:

• Нокаут clpC в B. subtilis приводит к нарушению роста и повышенной чувствительности к стрессам.
• В Listeria monocytogenes ClpC необходим для термотолерантности и вирулентности.

4. Ключевые публикации

Frees et al. (2004):

• Роль ClpC в B. subtilis и взаимодействие с MecA (Mol Microbiol).  

Sauer & Baker (2011):

• Структура и механизм AAA+ протеаз (Annu Rev Biochem).  

Raju et al. (2014):

• ClpC1 как мишень для противотуберкулёзной терапии (Nature Chem Biol).  

Kirstein et al. (2009):

• Адапторные белки Clp-системы (EMBO J).  

5. Перспективы

• Разработка специфичных ингибиторов ClpC для борьбы с антибиотикорезистентными штаммами.  
• Изучение роли ClpC в бактериальном симбиозе и биоплёнках.