[질문] cortical granuleserine protease 1(CGSP1)이 어떻게 vitellinelayer와 eggplasmembrane 사이의 linkages를 특이적으로 절단하는가? 어떤 이유로 fertilization envelope(FE)는 가수분해되지 않는가?
출처 : Developmental Biology(Gilbert and Barresi, 11thed) [배경] Cortical granules of seaurchin은 다양한 population of protein(structural molecules, enzymes, glycosamino glycans)을 포함한다. exocytosis 이후 granulcontents는 상호 interaction할 뿐만 아니라 vitellinelayer에 위치한 단백질과 interaction하여 FE를 합성한다.
[CGSP1 정의 및 기능]1. CGSP1은 eggcell의 cortical granuleenzyme에 속하며 vitellinelayer와 eggplasmembrane 사이의 linkages를 절단하여 난자 세포 표면에 fertilization envelope를 합성하는 단백질이다.
2. CGSP1은 eggsurface, proteinaceous connections of vitellinelayertotheeggplasmembrane, putativespermbinding protein 등 다양한 단백질에 대해 가수분해 반응을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 exocytosis 이후 다른 cortical granuleenzyme(ovoperoxidase, β-1, 3 glucanase) 일부에 대해서도 cleavage를 실시하여 이들 효소에 활성형을 갖게 하거나 그 활성을 억제하는 기능을 수행한다.
3. CGSP1은 pH-dependent protease activity를 가지므로 cortical granule(pH6.5 이하 산성조건)에서 비활성으로 존재하며 pH8 염기성 조건에서 활성형으로 존재한다.
→ 결과적으로 CGSP1은 seawater(pH8)에서 eggplasmembrane의 bindin receptor, integrin을 포함한 다양한 단백질에 대해 가수분해를 수행하고 cortical granuleenzyme를 활성형으로 전환시켜 FE를 합성하는데 기여한다.
[FEStructural protein] FE를 구성하는 구조단백질은 eggcell의 cortical granuleenzyme에 속하며 새로 합성된 비활성단백질을 활성형으로 전환시키는 protein convertase(PPCs)에 기인하여 cleavage(trans-Golgin Network protein processing)를 거친다.
[질문해결] CGSP1은 pHdependentmanner에서 exocitosis 이후에만 enzymeworking이 가능하며 대부분의 주변단백질에 대해 가수분해 혹은 활성화에 기여한다. 그러나 FEStructural Proteins derived from cortical granules는 다른 단백질과 달리 시간적, 구조적 차별성을 가짐으로써 CGSP1 protease activity에 independent하도록 FE를 형성한다.
[결론] 1. CGSP1은 cortical granuleenzyme(ovoperoxidase, β-1,3 glucanase, protease itself)에 대하여 기질특이적 가수분해반응을 수행할 수 있으며 exocytosis 이후에는 eggmembrane, vitellinelayer, 그리고 이를 연결하는 단백질, spermbinding protein 등에 대해서도 가수분해반응을 수행할 수 있다.
2. CGSP1은 pH-dependent protease activity를 가지므로 pH6.5 이하의 조건인 cortical granule에서는 비활성화되고 enzymaticallyquies cent하지만 exocytosis 이후의 pH8.0 조건인 seawater에서는 활성형으로 enzymworking 할 수 있게 된다. 그 결과, cortical granuleenzyme에 대하여 오직 exocytosis 이후에만 proteaseenzymeworking을 수행할 수 있다.
3. FEStructural Proteinsderived fromcortical granules는 proteinconvertase(PPCs)에 기인하여 이미 cleavage되어 구조적 차별성을 가지며 fertilization 이전에 이미 granule에 존재하는 시간적 차별성을 가지므로 CGSP1enzymworking의 target이 되지 않는다.
[reference] Haley SA, Wessel GM. Regulated proteolysis by cortical granule serine protease 1 at fertilization. Mol Biol Cell. 2004 May; 15 (5): 2084-92. doi: 10.1091 / mbc.e03-11-0843.Epub 2004 Feb20.PMID: 14978210; PMC406.
WongJL, Wessel GM. Extracellular matrix modifications at fertilization: regulation of dityrosine croslinking by transamidation.Development. 2009 Jun; 136 (11): 1835-47. doi: 10.1242 / dev.030775. Epub 2009 Apr29. PMID: 19403662; PMC 2680108.