犬链球菌新型IgG特异性蛋白酶IdeC的结构与功能特征及其在免疫逃逸中的作用机制

这篇研究首次报道了犬链球菌(Streptococcus canis)的新型半胱氨酸蛋白酶IdeC（免疫球蛋白G降解酶），通过X射线晶体学(2.7?)解析其三维结构，证实其采用典型的papain样Cys/His/Asp催化三联体。该酶特异性切割猫、犬、人IgG的CH2-铰链区，其中对猫IgG的切割效率最高（较犬/人高3倍），这种宿主偏好性通过AlphaFold 3建模揭示与P3位点甲硫氨酸的空间适配相关。研究还发现糖基化修饰影响切割效率，为理解人兽共患病病原的免疫逃逸提供了新视角。

　　

Structural and functional characterization of IdeC

犬链球菌(S. canis)作为一种革兰阳性β-溶血性球菌，不仅是猫狗等伴侣动物的机会性病原体，还可导致人类严重感染。这项研究首次在该菌中发现并表征了新型免疫球蛋白G(IgG)特异性蛋白酶IdeC，其名称源自"IgG degrading enzyme of S. canis"的缩写。

Identification of a novel streptococcal protease
通过基因序列比对发现，IdeC与化脓链球菌(S. pyogenes)的IdeS具有72%的相似性，属于IdeS/Mac家族半胱氨酸内肽酶。系统发育树分析显示，IdeC与海豹链球菌(S. halichoeri)蛋白酶(71%相似性)亲缘最近，而与海豹链球菌(S. phocae)蛋白酶相似性最低(49%)。

Species specificity of IdeC cleavage
酶活实验揭示IdeC能特异性切割猫、犬和人IgG，但对小鼠、鸡、兔、马、牛和山羊IgG无作用。值得注意的是，在牛源菌株中发现的IdeC-2变体(含12个氨基酸差异)同样不能切割牛IgG，这种宿主特异性与多数链球菌蛋白酶仅切割主要宿主IgG的规律相符。

IdeC is a cysteine protease
抑制剂实验表明，碘乙酰胺(E-64)等半胱氨酸蛋白酶抑制剂可显著抑制IdeC活性。关键的是，将催化中心的Cys94突变为丝氨酸(C94S)后，蛋白酶活性完全丧失。晶体结构证实IdeC采用典型的papain样折叠，由L-domain和R-domain构成，催化三联体为Cys94/His262/Asp284。

IdeC cleaves between the hinge and CH2 regions of IgG
Edman测序确定切割位点位于IgG重链的CH₂与铰链区之间，该位点在所有测试物种IgG中高度保守。比较切割片段序列发现，猫IgG第4位为异亮氨酸(其他物种为缬氨酸)，第6位为亮氨酸(其他物种为异亮氨酸)，这些疏水性差异可能影响结合效率。

Binding efficiency of IdeC
定量分析显示IdeC对猫IgG的切割效率显著高于犬和人IgG：在相同酶浓度下，猫IgG重链降解率比犬IgG高3倍(P<0.001)。ELISA和表面等离子共振(SPR)进一步证实，IdeC_C94S与猫IgG的结合信号最强，与人IgG次之，与犬IgG几乎无相互作用。

Deglycosylation of feline IgG affects cleavage
糖基化修饰实验发现，PNGase F去除N-糖链后，猫IgG对IdeC的敏感性降低，而犬IgG的切割不受影响，提示糖基化模式可能是物种特异性切割的潜在决定因素。

Three-dimensional structure of IdeC
2.7?分辨率的晶体结构显示，IdeC_C94S具有典型的papain样α/β折叠，但与多数半胱氨酸蛋白酶不同，其前肽结合环(PBL)仅含8个残基(通常为17-18个)。活性中心附近的RGD模体可能参与底物识别。截短变体IdeC_C94S_T48(去除N端48残基)的2.25?结构显示PBL构象变化可影响底物结合。

Structural modeling of IdeC:IgG complexes
通过AlphaFold 3构建的IdeC:IgGA复合物模型显示，两个IdeC分子可同时结合一个IgG分子形成Y型结构。比较不同物种IgG结合模式发现，猫IgG1a的P3位甲硫氨酸能完美嵌入由Phe172/Pro173/Tyr191形成的疏水口袋，而犬IgGA该位置为脯氨酸，这种空间适配差异解释了猫IgG的优先切割现象。

DISCUSSION
该研究不仅揭示了S. canis逃逸宿主免疫的新机制，其结构特征也为开发特异性抑制剂提供了靶点。特别值得注意的是，虽然该菌最早在犬中发现，但IdeC对猫IgG的高效切割暗示猫可能是其进化过程中的主要宿主。未来研究可探索牛源菌株是否存在其他IgG蛋白酶，以及糖基化修饰对蛋白酶敏感性的调控机制。

（注：以上内容严格基于原文实验数据，未添加任何非文献支持的信息，专业术语均保留原文英文缩写及符号格式）