Metalloprotease (Mpr) is a minor extracellular and glutamic-acid-specific endoprotease (EC 3.4.21.19) secreted from Bacillus subtilis. In particular, Mpr may be activated by other proteases, because no glutamic acid was observed in the propeptide processing site of Mpr. Thus, in order to identify the activator of Mpr among other extracelluar proteases, overexpression of mpr gene was tried in several strains of multiple protease-deficient B. subtilis. In the B. subtilis DB104 (npr apr), over-secreted Mpr activities were observed on skim-milk plates. However, highly engineered strains such as B. subtilis DB428 (npr apr epr bpr) and LB700 (npr apr epr bpr mpr nprB wprA) did not exhibit Mpr protease activity. These data indicate that Epr or Bpr appeared to be an activator of Mpr. Complementation experiments showed that Bpr activates Mpr, but Epr do not Mpr. The expression of mature Mpr was confirmed with construction of SB300 (npr apr epr). Mixture Thus, these data shows that Mpr is processed and is activated by Bpr in the extracellular milieu of B. subtilis. It suggests that Bacillus subtilis has posttranslational regulation mechanism for secreted extracellular proteases. This zymogen expression should be considered for other cases.
Bacillus subtilis의 metalloprotease (Mpr) 은 glutamic acid에 특이적으로 작용하는 단백질 가수분해 효소이다. 특이성을 결정하는 구조를 확인하기 위해 단백질의 다량발현이 Bacillus subtilis에서 시도되었다. 생산 효율을 높이기 위해 여러 개의 세포 밖 단백질 가수분해효소가 제거된 균주에서는 전구체 형태의 비활성 단백질을 얻었다. 반면, 단백질 가수분해 효소의 제거 수준이 낮은 균주에서는 활성화된 효소가 발현되었다. Mpr의 작용 기질 특이성때문에 그 활성화는 자체적으로 일어날 가능성은 낮다. 균주 사이의 유전적 차이로부터 제거된 단백질 가수분해 효소인 Epr 혹은 Bpr이 Mpr의 활성화에 관련되었을 것으로 예상되었다. 이를 확인하기 위해 각각을 발현시켰고 이들의 활성화는 다른 효소의 영향을 받지 않는 것으로 보였다. 각각을 Mpr의 전구체와 혼합했을 때 Bpr만이 활성화에 직접 작용하는 것을 확인하였다. 유전자 제거 결과도 마찬가지로 세포 밖에서 Bpr에 의한 Mpr의 활성화를 지지했다.
이 결과는 고초균의 세포 밖 단백질 가수분해 효소의 활성화가 다른 효소에 의해 이루어지는 경우를 명시적으로 밝혔다. 이는 다른 전구체 형태로 발현되는 단백질의 발현에 고려사항이 될 수 있다. 생산된 단백질의 분해를 막기 위해 단백질 가수분해 효소의 유전자를 제거할 때 보다 간단히 나은 결과를 얻을 수 있다. 또한 이 효소들의 역할이 단순히 영양분 공급을 위한 단백질 가수분해 뿐 아니라 세포 밖 활동의 조절의 매개체로도 사용될 가능성을 보였다.
