Rodina klostridiálních cytotoxinů - Clostridial Cytotoxin family - Wikipedia

Identifikátory
SymbolCCT
PfamPF04488
TCDB1.C.57
OPM nadčeleď199
OPM protein2vk9

The Rodina klostridiálních cytotoxinů (CCT) (TC # 1.C.57 ) je členem RTX-toxinová nadrodina. V současné době existuje 13 klasifikovaných členů patřících do rodiny CCT. Reprezentativní seznam těchto proteinů je k dispozici v Databáze klasifikace transportérů. Homology se nacházejí v různých Grampozitivní a Gramnegativní bakterie.[1]

Clostridium difficile cytotoxiny

Clostridium difficile, původce nozokomiální průjem spojený s antibiotiky a pseudomembranózní kolitida, má dva hlavní faktory virulence: velké klostridiální cytotoxiny A (TcdA; TC # 1.C.57.1.2 ) a B (TcdB, TC # 1.C.57.1.1 ). Působení velkých klostridiálních toxinů (LCT) z Clostridium difficile zahrnuje čtyři kroky: (1) zprostředkovaný receptorem endocytóza (2) translokace katalyzátoru glukosyltransferáza doména přes membránu, (3) uvolnění enzymatické části autoproteolýzou a (4) inaktivace proteinů rodiny Rho.[2] Štěpení toxinu B a všech ostatních velkých klostridiálních cytotoxinů je autokatalytický proces závislý na hostitelských cytosolických inositolfosfátových kofaktorech. Kovalentní inhibitor aspartátproteáz, 1,2-epoxy-3- (p-nitrofenoxy) propan nebo EPNP, zcela blokuje funkci toxinu B na kultivovaných buňkách a byl použit k identifikaci katalyticky aktivního místa proteázy.[3] Toxin používá eukaryotické signály pro indukovanou autoproteolýzu k dodání své toxické domény do cytosolu cílových buněk. Reineke a kol. (2007) představují integrovaný model pro absorpci a inositolfosfátem indukovanou aktivaci toxinu B.[4]

Clostridium difficile infekce způsobená působením homologních toxinů TcdA a TcdB na epitelové buňky tlustého střeva je způsobena vazbou na cílové buňky, která spouští internalizaci toxinu do okyselených vezikul, načež se kryptické segmenty z translokační domény 1050-aa rozvinou a vloží do vazebné membrány , čímž se vytvoří transmembránový průchod do cytosolu.[5] Citlivé zbytky seskupené mezi aminoacylovými zbytky 1 035 a 1 107, pokud byly jednotlivě mutovány, snížily buněčnou toxicitu více než 1 000krát. Vadné varianty vykazují zhoršenou tvorbu pórů v rovinných lipidových vrstvách a biologických membránách, což vede k neschopnosti intoxikovat buňky apoptotickými nebo nekrotickými cestami. Zjištění naznačují podobnosti mezi „hotspoty“ TcdB vytvářejícími póry a toxin záškrtu translokační doména.[5]

Funkce

Proteolyticky zpracované klostridiální cytotoxiny A (306 kDa; TC # 1.C.57.1.2 ) a B (269 kDa; TC # 1.C.57.1.1 ) jsou O-glykosyltransferázy, které modifikují malé GTPasy rodiny Rho glukosylací threoninových zbytků, čímž blokují působení GTPáz jako přepínačů signálních procesů, jako jsou ty zprostředkované aktinovým cytoskeletem. Toxiny tak indukují redistribuci aktinových vláken a způsobují zaokrouhlování buněk. Katalytické domény CCT pravděpodobně vstupují do cytoplazmy z kyselých endozomy. Když jsou toxiny vystaveny kyselému pH, vytvářejí pro buněčné membrány a umělé dvojvrstvy kanály propustné pro ionty. U kanálu byla prokázána tvorba kanálu závislého na pH C. difficile Toxin B a C stejně jako Clostridium sordellii letální toxin (TcsL).[6] Nízké pH pravděpodobně vyvolává konformační / strukturální změny, které podporují vložení membrány a tvorbu kanálu.

Struktura

Cytotoxiny z rodiny CCT jsou velké (např. Toxin B z C. difficile je 2366 aas long) a tripartitní, přičemž N-terminální doména je katalytická jednotka, C-terminální doména je buněčný receptor a centrální hydrofobní doména je kanál formující. V tomto ohledu se povrchně podobají toxin záškrtu (DT; TC # 1.C.7 ) ačkoli není pozorována žádná významná sekvenční podobnost mezi CCT a DT. The E-coli protein toxinu B (TC # 1.C.57.2.1 ) a protein Chlamydial TC0437 (TC # 1.C.57.2.2 ) jsou 3169 aas, respektive 3255 aas. Vzdáleně příbuzný toxin ToxA z Pasteurella multocida (TC # 1.C.57.3.1 ) je 1285 aas, zatímco E-coli Cnf1 a 2 toxiny (TC # s 1.C.57.3.2 a 1.C.57.3.3 respektive) jsou 1014 aas a RTX cytotoxin z Vibrio vulnificus (TC # 1.C.57.3.4 ) je 5206 aas.

Transportní reakce

Zobecněné transportní reakce katalyzované CCT jsou:[1]

N-koncová katalytická doména (ven) → N-koncová katalytická doména (ven)
Ionty a jiné rozpuštěné látky (in) → Ionty a jiné rozpuštěné látky (out)

Viz také

Reference

  1. ^ A b Saier, MH ml. „1.C.57 Rodina klostridiálních cytotoxinů (CCT)“. Databáze klasifikace transportérů. Saier Lab Bioinformatics Group / SDSC.
  2. ^ Pruitt RN, Chambers MG, Ng KK, Ohi MD, Lacy DB (červenec 2010). "Strukturální organizace funkčních domén toxinů A a B Clostridium difficile". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (30): 13467–72. doi:10.1073 / pnas.1002199107. PMC  2922184. PMID  20624955.
  3. ^ Yu, Zhonghua; Caldera, Patricia; McPhee, Fiona; Voss, James J. De; Jones, Patrick R .; Burlingame, Alma L .; Kuntz, Irwin D .; Craik, Charles S .; Montellano, Paul R. Ortiz de (1996-06-26). „Ireverzibilní inhibice HIV-1 proteázy: zacílení alkylačních činidel na katalytické aspartátové skupiny“. Journal of the American Chemical Society. 118 (25): 5846–5856. doi:10.1021 / ja954069w.
  4. ^ Reineke J, Tenzer S, Rupnik M, Koschinski A, Hasselmayer O, Schrattenholz A, Schild H, von Eichel-Streiber C (březen 2007). "Autokatalytické štěpení toxinu B Clostridium difficile". Příroda. 446 (7134): 415–9. doi:10.1038 / nature05622. PMID  17334356.
  5. ^ A b Zhang Z, Park M, Tam J, Auger A, Beilhartz GL, Lacy DB, Melnyk RA (březen 2014). „Mutace translokační domény ovlivňující buněčnou toxicitu identifikují póry toxinu B Clostridium difficile“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 111 (10): 3721–6. doi:10.1073 / pnas.1400680111. PMC  3956163. PMID  24567384.
  6. ^ Voth DE, Ballard JD (duben 2005). „Toxiny Clostridium difficile: mechanismus účinku a role v nemoci“. Recenze klinické mikrobiologie. 18 (2): 247–63. doi:10.1128 / CMR.18.2.247-263.2005. PMC  1082799. PMID  15831824.

Další čtení