Aureolysin - Aureolysin

PDB 1bqb EBI.jpg
Identifikátory
EC číslo3.4.24.29
Číslo CAS39335-13-2
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum

Aureolysin (ES 3.4.24.29, proteáza III, stafylokoková metaloproteáza, Staphylococcus aureus neutrální proteináza) je extracelulární metaloproteáza vyjádřeno Zlatý stafylokok.[1][2][3][4][5] Tato proteáza je hlavním přispěvatelem k virulenci bakterie nebo schopnosti způsobit onemocnění štěpením hostitelských faktorů vrozeného imunitního systému a regulací toxinů vylučovaných S. aureus a proteinů buněčné stěny.[6][7] Aby katalyzoval své enzymatické aktivity, vyžaduje aureolysin zinek a vápník, které získává z extracelulárního prostředí v hostiteli.[6][7]

Genetika

Aureolysin je exprimován z genu aur, který je umístěn na monocistronickém operonu.[8] Gen existuje ve dvou alelických formách, ale sekvence je vysoce konzervativní s 89% homologií mezi těmito dvěma.[9] Gen obsahuje kódující sekvenci 1 527 nukleotidů, která se převádí do pre-formy enzymu, který je dlouhý 509 aminokyselin.[9] Z 509 aminokyselin pouze 301 označuje zralou formu aureolysinu.[9] Po translaci je předběžnou částí enzymu N-koncový signální peptid o 27 aminokyselinách, který slouží jako vodítko pro sekreční systém umístěný uvnitř buněčné stěny.[9] Zde se signální peptid štěpí sekrecí aureolysinu.[9]

Aureolysin je převážně koexprimován s jinými hlavními proteázamiS. aureus včetně dvou cystinových proteáz, Staphopainu A (ScpA) a B (SspB) a serinové proteázy V8 (SspA). Transkripční regulaceaur je řízen „úklid " faktor sigma σAa je up-regulován příslušným regulátorem genuagr. Hladiny exprese aureolysinu jsou nejvyšší během postexponenciální fáze, byla však také pozorována up-regulace aureolysinu během fagocytózy.[10] Transkripce je potlačena stafylokokovým regulátorem příslušenstvísarA a alternativním faktorem sigma σB (modulátor stresové odezvyGrampozitivní bakterie ). 

Theaur Gen má vysokou prevalenci v genomu oboukomenzální - apatogenní -typS. aureus kmeny.[11]

Aktivace

Stafylokoková proteolytická kaskáda. Jakmile jsou aureolysin, V8 a SspB vylučovány do extracelulárního prostředí, je třeba pro generování enzymové aktivity štěpit pro-peptidy, jak je naznačeno malými proužky. Aureolysin podstupuje autokatalýzu, aby odstranil pro-peptid, poté štěpí V8 za vzniku zralé proteázy. V8 poté aktivuje SspB a kaskáda je dokončena.

Aureolysin, spolu s V8, SspB, a ScpA, jsou všechny vylučovány zymogeny. To znamená, že jsou vylučovány v neaktivní konformaci, dokud není propeptid nějakým způsobem odstraněn. Aureolysin, V8 a SspB tvoří takzvanou stafylokokovou proteolytickou kaskádu.[8] Všechny tři z těchto proteáz jsou vylučovány do prostředí s propeptidem, který inhibuje jejich aktivaci. Aureolysin prochází autokatalýzou a propeptid je degradován za vzniku zralé formy enzymu.[8] Zralý aureolysin poté štěpí propeptid z V8, což způsobí, že se tato proteáza stane aktivní.[8] Nakonec V8 štěpí propeptid SspB a kaskáda je nyní dokončena.[8] ScpA zrání autokatalytickou degradací propeptidu, podobně jako u aureolysinu.[8]

Aktivní zbytky aureolysinu mají zásadní význam pro jeho enzymatickou funkci.[9] Aktivní zbytek je glutamátová aminokyselina umístěná na 145. pozici proteinu.[9]

Imunitní únik

Aureolysin štěpí různé imunitní složky a hostitelské proteiny. Je důležitý pro skrytí bakterie před imunitním systémem a je zodpovědný za zprostředkování přechodu fenotypu tvořícího biofilm na mobilní a invazivní. Existuje mnoho různých cílů aureolysinu a účinek na každý z nich je rozhodující pro virulenci bakterie.

Jedním z hlavních způsobů, jakým aureolysin přispívá k infekci, je deaktivace určitých cílů v rámci doplňkový systém. Ze všech proteáz je aureolysin nejúčinnější proti doplňujte kaskádu.[12] Ve všech třech drahách aktivace komplementu existuje cíl pro manipulaci s proteázou. V klasické dráze aureolysin nejen snižuje depozici C1q na S. aureus bakteriální povrch, indukuje C1q vázat povrchy a ukládat se na povrchy komenzálních bakterií, které obvykle neaktivují vrozený imunitní systém.[12] Bylo také zjištěno, že aureolysin produkuje vysoké hladiny C5a v lidské plazmě, což vede k nadměrné stimulaci neutrofilů, což nakonec vede k smrti neutrofilů.[12] C3 je dalším hlavním cílem aureolysinu. Aktivní web má vysokou afinitu k C3 a bude jej štěpit na C3a a C3b, nicméně protein odštěpí dva aminokyselinové zbytky od nativního místa, které je hostitelem rozpoznáno C3 konvertáza.[7][12] C3a a C3b derivované z aureolysinu jsou dále degradovány inhibitorem komplementu hostitele faktor H a já[7][12] V lektinová cesta, aureolysin inhibuje MBL a ficolin vazba, která zase snižuje depozici C3b.[6]

Další imunitní únik mimo systém komplementu probíhá různými způsoby. Aureolysin štěpí a inaktivuje inhibitor proteázy α1-antichymotrypsin a částečně deaktivuje α1-antitrypsin.[13] Štěpení α1-antitrypsin generuje fragment chemotaktický vůči neutrofilům a štěpení obou inhibitorů proteázy způsobuje deregulaci proteolytické aktivity odvozené od neutrofilů.[13] Ukázalo se také, že aureolysin štěpí antimikrobiální peptid LL-37, čímž je neaktivní a neschopný propíchnout bakteriální buněčnou stěnu. Produkce imunoglobulinu lymfocyty je také inhibována aureolysinem.[5] Přispívá k oběma koagulace spuštěn koaguláza a do fibrinolýza zprostředkovaný stafylokináza.[13] Proteolytická přeměna pro-trombinu na trombin pomocí aureolysinu funguje synergicky koaguláza a přispívá ke stafylokoagulaci lidské plazmy.[13] Indukcí stafylokoagulace je bakterie skryta v sraženině před fagocytujícími buňkami. Na rozdíl od stafylokoagulace je aureolysin zodpovědný za aktivaci urokináza a deaktivace α2-antiplazmin a inhibitor aktivátoru plazminogenu-1.[7] To podporuje šíření bakterie, což umožňuje další invazi hostitele.

Biologický význam

Když S. aureus vytváří infekci v hostiteli, musí neustále přecházet ze statického fenotypu nebo fenotypu tvořícího biofilm na invazivní nebo mobilní fenotyp. Proteázy pomáhají zprostředkovat tento proces. Zdá se, že aureolysin down-reguluje tvorbu biofilmů a umožňuje mobilitu bakterie. Jedním ze způsobů, jak přispívá k této změně, je zprostředkování koagulace a aktivace urokinázy. Rovněž však zprostředkovává S. aureus buněčná stěna a vylučované proteiny k podpoře této změny. Například shlukovací faktor B je povrchový protein, který je zodpovědný za vazbu fibrinogenu kolem bakterie, aby ji skryl v sraženině.[5][11] Aureolysin je zodpovědný za štěpení shlukovacího faktoru B, což způsobuje ztrátu S. aureus vazba na fibrinogen. Tímto mechanismem může působit jako samoregulační mechanismus pro šíření a šíření v kombinaci s aktivací fibrinolýzy, zatímco proteáza současně poskytuje ochranu před aktivací komplementu.[5][11] Bylo prokázáno, že aureolysin má vliv na přežití bakterií v plné lidské krvi.[14] Aureolysin je také up-regulován při fagocytóze a podporuje intracelulární přežití.[5][10][15]

S. aureus dává přednost založení chronické nebo dlouhodobé infekce u hostitele. Zatímco podporuje šíření a působí proti imunitním mechanismům, aureolysin také reguluje vylučované faktory virulence za účelem kontroly patogenity bakterie. Inaktivací PSM a a-toxinů může aureolysin potlačovat patogenní dopad bakterií, což umožňuje vznik chronické infekce.[5]

Reference

  1. ^ Arvidson, S. (1973). "Studie extracelulárních proteolytických enzymů z Zlatý stafylokok. II. Izolace a charakterizace proteázy citlivé na EDTA “. Biochim. Biophys. Acta. 302 (1): 149–157. doi:10.1016 / 0005-2744 (73) 90017-x. PMID  4632563.
  2. ^ Saheb SA (1976). "Čištění a charakterizace extracelulární proteázy ze Staphylococcus aureus inhibovaná EDTA". Biochimie (francouzsky). 58 (7): 793–804. doi:10.1016 / s0300-9084 (76) 80310-0. PMID  823980.
  3. ^ Drapeau GR (listopad 1978). „Role metaloproteázy v aktivaci prekurzoru stafylokokové proteázy“. Journal of Bacteriology. 136 (2): 607–13. doi:10.1128 / JB.136.2.607-613.1978. PMC  218585. PMID  711676.
  4. ^ Potempa J, Porwit-Bobr Z, Travis J. (prosinec 1989). „Stabilizace vs. degradace metaloproteinázy Staphylococcus aureus“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Obecné předměty. 993 (2–3): 301–4. doi:10.1016/0304-4165(89)90181-5. PMID  2512988.
  5. ^ A b C d E F Potempa J, Shaw LN (01.01.2013). Rawlings ND, Salvesen G (eds.). Příručka proteolytických enzymů. Akademický tisk. 563–569. doi:10.1016 / b978-0-12-382219-2.00114-9. ISBN  9780123822192.
  6. ^ A b C Laarman, Alexander J .; et al. (Duben 2011). „Staphylococcus aureus metaloproteáza aureolysin štěpí komplement C3 k zprostředkování imunitní úniky“. Journal of Immunology. 186 (11): 6445–6453. doi:10,4049 / jimmunol. 1002948. PMID  21502375.
  7. ^ A b C d E Pietrocola, Giampiero; et al. (30. srpna 2017). „Staphylococcus aureus manipuluje vrozenou imunitu prostřednictvím vlastních a hostitelem vyjádřených proteáz“. Hranice v buněčné a infekční mikrobiologii. 7: 166. doi:10.3389 / fcimb.2017.00166. PMC  5418230. PMID  28529927.
  8. ^ A b C d E F Shaw L, Golonka E, Potempa J, Foster SJ (leden 2004). "Úloha a regulace extracelulárních proteáz Staphylococcus aureus". Mikrobiologie. 150 (Pt 1): 217–28. doi:10,1099 / mic. 0,26634-0. PMID  14702415.
  9. ^ A b C d E F G Sabat, A; et al. (Únor 2000). „Dvě alelické formy genu aureolysinu (aur) v Staphylococcus aureus“. Infekce a imunita. 68 (2): 973–976. doi:10.1128 / IAI.68.2.973-976.2000. PMC  97234. PMID  10639475.
  10. ^ A b Burlak C, Hammer CH, Robinson MA, Whitney AR, McGavin MJ, Kreiswirth BN, Deleo FR (květen 2007). „Globální analýza komunitních methicilin-rezistentních exoproteinů Staphylococcus aureus odhaluje molekuly produkované in vitro a během infekce“. Buněčná mikrobiologie. 9 (5): 1172–90. doi:10.1111 / j.1462-5822.2006.00858.x. PMC  2064037. PMID  17217429.
  11. ^ A b C Dubin G (01.07.2002). "Extracelulární proteázy Staphylococcus spp." Biologická chemie. 383 (7–8): 1075–86. doi:10.1515 / BC.2002.116. PMID  12437090.
  12. ^ A b C d E Jusko, Monika; Potempa, Jan; Kantyka, Tomasz; Bielecka, Ewa; Miller, Halie K .; Kalinska, Magdalena; Dubin, Grzegorz; Garred, Peter; Shaw, Lindsey N. (2014). „Stafylokokové proteázy pomáhají při vyhýbání se lidskému doplňkovému systému“. Journal of Innate Immunity. 6 (1): 31–46. doi:10.1159/000351458. ISSN  1662-8128. PMC  3972074. PMID  23838186.
  13. ^ A b C d Dubin, Grzegorz (červenec 2002). "Extracelulární proteázy Staphylococcus spp." Biologická chemie. 383 (7–8): 1075–1086. doi:10.1515 / BC.2002.116. ISSN  1431-6730. PMID  12437090.
  14. ^ Jusko M, Potempa J, Kantyka T, Bielecka E, Miller HK, Kalinska M, Dubin G, Garred P, Shaw LN, Blom AM (01.01.2014). „Stafylokokové proteázy pomáhají při vyhýbání se lidskému doplňkovému systému“. Journal of Innate Immunity. 6 (1): 31–46. doi:10.1159/000351458. PMC  3972074. PMID  23838186.
  15. ^ Kubica M, Guzik K, Koziel J, Zarebski M, Richter W, Gajkowska B, Golda A, Maciag-Gudowska A, Brix K, Shaw L, Foster T, Potempa J (leden 2008). „Potenciální nová cesta k šíření Staphylococcus aureus: tiché přežití S. aureus fagocytované makrofágy z lidských monocytů“. PLOS ONE. 3 (1): e1409. doi:10.1371 / journal.pone.0001409. PMC  2169301. PMID  18183290.

externí odkazy