La proteïna d'unió a oligopèptids o OppA és una proteïna capaç de captar oligopèptids del medi. Forma part del complex de l'enzim oligopèptid-permeasa (OPP), present en procariotes.

Genètica i síntesi L’OppA és codificat pel gen oppa, que és un cistró (segment d'ADN que especifica una cadena polipeptídica) de l'operó opp. L'operó opp està format per cinc gens –oppA, oppB, oppC, oppD i oppF- que codifiquen tots els components de l'enzim oligopèptid-permeasa com a proteïnes independents. El cistró oppA es pot trobar (en direcció 5') tant en primera com en darrera posició, variant segons l'espècie. El fet que tots els gens codificant les proteïnes que conformen l’OPP formin part d'un únic operó implica que la transcripció es dona sempre de manera conjunta, generant-se les proteïnes separades en la traducció dels diferents cistrons.

S'ha seqüenciat l'operó opp i el cistró oppA en algunes espècies de bacils. De vegades, un mateix organisme pot presentar diverses còpies, amb variacions, de l'operó opp en el seu genoma.

Regulació de l'expressió No es coneix molt bé la via de regulació de l'expressió gènica de l'OppA, però se sap que el conjunt de gens de lopp es transcriuen com un únic operó, i que l'oppA té un promotor independent que influeix en la transcripció.Com ja s'ha explicat anteriorment, l'operó opp està format per cinc gens diferents: oppA, oppB, oppC, l'oppD i l'oppF. Fruit de la realització de diferents anàlisis, es coneixen, en Moxarella catarrhalis, dos promotors que participen en l'expressió: un localitzat a la zona davant d'''oppB en direcció 5', i l'altre entre oppF i oppA, essent oppA el darrer operó. Aquest segon operó contribueix exclusivament a la transcripció d'oppA, i no està influït per les mateixes condicions ambientals (temperatura i xocs de fred) que el promotor que es troba a la part superior de loppB, i que permet la transcripció seriada de tots els gens de l'operó. D'altra banda, aquest segon promotor es veu afectat per la presència de pèptids.

Estructura molecular L'OppA pertany al grup de les proteïnes que tenen una làmina β mixta en cada un dels dominis, la mobilitat de les cadenes de les quals segueix un patró d'encreuament.

Es diferencien 3 dominis dins d'OppA:

Domini I o N-terminal: compost per 3 segments polipeptídics amb 1 làmina β, 9 hèlices α i 4 310 hèlices. Domini II o intermedi: compost per 2 segments polipeptídics amb 1 làmina β, 3 hèlices α i 3 310 hèlices. Domini III o C-terminal: compost per 5 segments polipeptídics amb 1 làmina β, 3 hèlices α i 3 310 hèlices.

Els dominis I i III són estructuralment (però no seqüencialment) anàlegs a altres proteïnes d'unió al substrat periplasmàtiques i presenten estructures que tanquen el lligand. El domini II, en canvi, és una estructura única d'OppA. És format per dos llaços beta i forma pocs contactes amb el lligand. L'existència d'aquest domini intermedi, sense funció coneguda, d'uns 120 residus d'aminoàcid de llargària, explica la major mida d'OppA respecte a les proteïnes similars que contenen només anàlegs dels dominis I i III.

El domini I consisteix en 3 segments separats de cadena polipeptídica, a més a més de tenir una làmina β central de 7 cintes. El segment N-terminal forma una bobina aleatòria de 14 residus abans de formar la cadena central de la làmina 1, que és seguida per un colze que inclou residus importants per als contactes del lligand.

El domini II és format per un segment polipeptídic contigu que inclou els residus 45-168. Comprèn una làmina β de 4 cadenes, amb una de les seues cares exposada al dissolvent i l'oposada coberta per dues hèlixs α i connectant els segments en un nucli altament hidrofòbic. Això es deu principalment a la composició d'aminoàcids en cada una de les cares de la làmina β i les seves respectives interaccions amb l'aigua; és a dir, la primera conté aminoàcids hidròfils, mentre que la segona en conté d'hidròfobs. A més a més, cal destacar que la làmina β no s'organitza seguint el motiu habitual β-α-β de les proteïnes d'unió, sinó que consisteix en dos parells de cadenes connectats per forquilles β.

El domini III conté una làmina β mixta de 5 cadenes, l'extrem final de la qual coincideix pràcticament amb el començament de l'última cadena de la làmina β del domini I.

Unió al lligand Quan l'OppA mostra el lloc d'unió al lligand, es diu que es troba en conformació oberta, i en cas contrari, es troba en conformació tancada. S'han determiant 5 estructures diferents en la conformació oberta de l'OppA. Les cinc són molt similars en l'aspecte molecular (RMSD 0,29-0,62 Å), i l'única diferència que presenten entre la conformació oberta sense lligand i amb lligand és la presència del lligand en el darrer. En la conformació oberta, els dos dominis principals (I i III), es troben separats, deixant la cavitat d'unió a lligand accessible al dissolvent. La relació entre aquesta conformació i la tancada és una rotació rígida del cos sencer d'aproximadament 19° respecte la regió frontissa (domini II). Això es deu principalment a canvis en l'angle de la torsió de l'esquelet (backbone) de dos residus: Ala299 que canvia els angles φ en 5° i ψ en 19° i Met542 canvia els mateixos angles en 12° i 4°, respectivament. En la conformació oberta exposa els residus que són importants per al lligand d'unió al dissolvent, però en aquesta conformació les interaccions amb pèptids solament són aportades pel domini II, amb el CO i NH dels grups Ser472 i Ser474 de l'esquelet, essent capaços de formar 3 ponts d'hidrogen amb pèptids

El lloc d'unió de l'OppA es troba inaccessible al dissolvent. D'aquesta manera, la unió estreta de pèptids es deu a contactes entre cadenes principals, el lligand formant interaccions antiparal·leles com les de les làmines β amb una cadena estesa de la làmina 3 en un costat i interaccions del mateix tipus amb el colze del domini I en l'altre. Tots els àtoms de la cadena principal estableixen també un potencial de ponts d'hidrogen entre tripèptids. La majoria de contactes de lligand de la cadena dorsal són establerts pel domini III.

L’OppA també es pot unir amb lípids del tipus glicosilfosfatidilinositol, formant una glicoproteïna unida a N amb alguns crabohidrats, que és probable que també continguin manosa, ja que té les bases de seqüència necessàries per poder realitzar la unió.

Estructura primària i conservació Fins al moment s'han seqüenciat molècules d'OppA provinents de 5 organismes procariotes diferents: Escherichia coli, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, Lactococcus lactis, i Haemophilus influenzae. En tots els casos, la llargada de la cadena és d'entre 541 i 600 aminoàcids, incloent el pèptid de senyalització, que osci·la entre els 20 i 26 aminoàcids. De totes maneres, un alineament de les proteïnes mostra clarament que, malgrat tenint un mateix origen, la identitat del conjunt de 6 proteïnes sols és del 10,048 %, tenint 63 posicions idèntiques i 149 de similars, determinant així que, malgrat hagin seguit diferents línies d'evolució en diferents organismes, la funció ha romàs la mateixa.

Funció Importació activa d'oligopèptids alt=Esquema funcionament OPP|miniatura|Esquema del funcionament del transportador OPP, amb la proteïna OppA, sobre la cara externa de la membrana plasmàtica, representada de color vermell realitzant la seva funció d'unió als oligopèptids. L’OppA forma part de l'enzim OPP, un transportador ABC que consistitueix el sistema de transports d'oligopèptids OppABCDF que importa oligopèptids del medi extern a l'interior de la cèl·lula mitjançant el consum d'energia per hidrolització d'ATP en ADP i fòsfor inorgànic. L’OPP és formada per cinc proteïnes (OppABCDF), seguint l'estructura normal dels transportadors ABC, amb dues proteïnes transmembrana homòlogues que formen el porus de translocació (OppB i OppC) i dues d'unió a nucleòtids i d'hidròlisi que aporten l'energia necessària per al transport -és a dir, a l'ATP-, (OppD i OppF), mentre que OppA determina l'especificitat del sistema, tenint la funció d'unió al substrat, és a dir, l'oligopèptid.

L'agrupació entre el substrat dels oligopèptids i les proteïnes es dona per un mecanisme que es pot comparar al d'una Venus atrapamosques: el lligand s'uneix a l'espai entre els dominis I i III, i un cop produïda aquesta unió, la proteïna es tanca de manera que el substrat queda tancat a l'interior de l'OppA. D'aquesta manera, la superfície de la proteïna es manté inalterada independentment de l'oligopèptid al qual estigui unit. Es produeixen diversos tipus d'enllaços febles (ponts d'hidrogen, ponts salins, etc.) que permeten la unió temporal de l'oligopèptid a l'OppA dins de diverses "bosses" o "butxaques" formades per radicals laterals apolars en la zona més propera a l'esquelet de la proteïna.

Els pèptids són una font important d'aminoàcids, i són utilitzats per a la senyalització cel·lular. Alguns bacteris, com Borrelia burgdorferi, una espiroqueta, tenen un nivell baix de transportadors d'aminoàcids i una quasi incapacitat per a sintetitzar aminoàcids de novo, així doncs, utilitzen el sistema de transport Opp per suplir les seves necessitats d'aminoàcids.

Transport de pèptids tòxics A més a més de la seva funció d'importar oligopèptids a l'interior de la cèl·lula, també pot transportar pèptids tòxics. S'ha estudiat exhaustivament en els bacteris E. coli i S. typhimurium, ja que les proteïnes Opp d'aquests dos organismes són capaços de transportar la faseolotoxina, un tripèptid fitotòxic produït pel Pseudonoma syringae. Inhibeix l'ornitina transcarbamilasa, essent tòxic tant per les plantes com per als bacteris. En la E. coli, s'ha observat com la proteïna OppA és usada pel mateix organisme per contrarestar i induir la resistència a antibiòtics aminoglucòsids. El mecanisme consisteix en una mutació sense sentit (nonsense mutation) o disminucions de la síntesi d'OppA a nivell translacional. Encara que no s'ha demostrat experimentalment, es suggereix que els antibiòtics aminoglucòsids entren als bacteris mitjançant el sistema de transport Opp.

Especificitat de la unió a pèptids La selecció de pèptids és duta a terme per part del sistema de transport ABCDF. L'especificitat del sistema OPP ve determinada pel terminal OppA, el qual realitza la unió amb el pèptid. L'afinitat entre el pèptid i la proteïna d'unió varia segons les interaccions electroestàtiques i els enllaços d'hidrogen establerts. Els contactes es solen establir amb carboni unit per doble enllaç a un oxigen (C=O) i per un nitrogen unit a un hidrogen per enllaç simple (N-H), els quals faciliten la unió a pèptids per les seqüències independents.

D'aquesta manera, la proteïna comprèn un ampli espectre de substrats, essent capaç d'unir-se amb pèptids de llargades d'entre 4 i 35 residus sense cap preferència aparent per la seqüència. Aquest fenomen es deu a les estructures cristal·lines de la proteïna en conformació de lligands oberts i tancats, les quals provoquen variabilitat en el grau d'accesibilitat per a la interacció d'altres molècules. No obstant això, la composició d'aminoàcids participa en el procés de selecció, com en el cas del Lactococcus lactis, en què s'ha determinat una preferència per pèptids rics en prolina contenint almenys una isoleucina. Aquesta preferència variaria segons l'organisme.

La idea que la unió entre els pèptids i l'OppA es fa amb un únic registre, mitjançant un enllaç entre la butxaca hidrofòbica de l'OppA i la cadena lateral del pèptid hidrofòbic, ha sigut substituïda per una de nova. Ara es creu que els pèptids es poden unir a diferents registres dins la cavitat d'enllaç, per tal d'evitar tenir una cadena lateral desfavorable i definida a la butxaca hidrofòbica.