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Characterization of a novel Mycobacterium tuberculosis serine protease (Rv3194c) activity and pathogenicity - 27/11/19

Doi : 10.1016/j.tube.2019.101880 
He Li a, 1, Guanghui Dang a, 1, Hongxiu Liu a, Zhongxing Wang b, Ziyin Cui a, Ningning Song a, Liping Chen a, Siguo Liu a,
a Division of Bacterial Diseases, State Key Laboratory of Veterinary Biotechnology, Harbin Veterinary Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Harbin, 150001, PR China 
b College of Animal Science and Technology, Jilin Agricultural University, Changchun, PR China 

Corresponding author. State Key Laboratory of Veterinary Biotechnology, Harbin Veterinary Research Institute, the Chinese Academy of Agricultural Sciences, 678 Harping Street, Harbin, 150001, Heilongjiang, PR China.State Key Laboratory of Veterinary BiotechnologyHarbin Veterinary Research Institutethe Chinese Academy of Agricultural Sciences678 Harping StreetHarbinHeilongjiang150001PR China

Abstract

Mycobacterium tuberculosis (MTB) serine proteases are important pathogen-associated virulence factors that are involved in the invasion, bacterial persistence, and degradation of host defense factors. The current study identified and characterized a novel serine protease, Rv3194c, of MTB. A heterologous Rv3194c protein, purified from Escherichia coli, possessed proteolytic activity that could hydrolyze bovine serum albumin (BSA), milk, casein, and gelatin at an optimal temperature of 40 °C and a pH of 8.0. Furthermore, the divalent metal ions Ca2+ and Mn2+ increased the activity of Rv3194c. Betulinic acid, a Traditional Chinese Medicine (TCM) monomer; PMSF, a chemical inhibitor; and the Roche inhibitor cocktail inhibited proteolytic activity. Site-directed mutagenesis demonstrated that D308 and particularly S309 play a crucial role in the catalytic activity of Rv3194c protease. The cellular assays revealed that Rv3194c inhibits THP1-derived macrophage migration. Moreover, Rv3194c degraded the complement components, C3b and C5a, causing inhibition of phagocytosis and chemotaxis. In mice, Rv3194c enhanced the persistence of Mycobacterium smegmatis (Ms) in the lung, induced lung lesions, and promoted the release of inflammatory cytokines. The results of this study indicate that Rv3194c may play an important role in the pathogenicity of mycobacteria.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Purified Rv3194c protein hydrolyzes FITC-casein, milk, BSA, and gelatin substrates, demonstrating its high activity.
Rv3194c degrades C5a and C3b complement components, causing chemotactic and phagocytic inhibition of macrophages.
Rv3194c induces pathological lung lesions and increases the persistence of recombinant Mycobacterium smegmatis.
Rv3194c upregulates the secretion of inflammatory cytokines in challenged mice.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Mycobacterium tuberculosis, Serine protease, Rv3194c, Activity and pathogenicity, Mycobacterium smegmatis


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Vol 119

Article 101880- décembre 2019 Retour au numéro
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  • Resolving a clinical tuberculosis outbreak using palaeogenomic genome reconstruction methodologies
  • Rhys Jones, Marcela Sandoval Velasco, Llinos G. Harris, Sue Morgan, Mark Temple, Michael C Ruddy, Rhian Williams, Michael D Perry, Matt Hitchings, Thomas S. Wilkinson, Thomas Humphrey, M. Thomas P. Gilbert, Angharad P Davies
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  • Catabolism of 8-oxo-purines is mainly routed via the guanine to xanthine interconversion pathway in Mycobacterium smegmatis
  • Zden?k Knejzlík, Klára Herkommerová, Iva Pichová

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