Семейство клостридиальных цитотоксинов - Clostridial Cytotoxin family

Идентификаторы
СимволCCT
PfamPF04488
TCDB1.C.57
OPM суперсемейство199
Белок OPM2вк9

В Семейство клостридиальных цитотоксинов (CCT) (TC № 1.C.57 ) является членом Суперсемейство RTX-токсинов. В настоящее время к семье CCT принадлежат 13 классифицированных членов. Репрезентативный список этих белков доступен в База данных классификации транспортеров. Гомологи встречаются во множестве Грамположительный и Грамотрицательные бактерии.[1]

Clostridium difficile цитотоксины

Clostridium difficile, возбудитель нозокомиальный диарея, связанная с антибиотиками и псевдомембранозный колит, обладает двумя основными факторами вирулентности: большими клостридиальными цитотоксинами A (TcdA; ТК № 1.C.57.1.2 ) и B (TcdB, ТК № 1.C.57.1.1 ). Действие крупных клостридиальных токсинов (LCT) от Clostridium difficile включает четыре этапа: (1) рецептор-опосредованный эндоцитоз, (2) транслокация каталитического глюкозилтрансфераза домена через мембрану, (3) высвобождение ферментативной части путем аутопротеолиза и (4) инактивация белков семейства Rho.[2] Расщепление токсина B и всех других крупных цитотоксинов клостридий является автокаталитическим процессом, зависящим от цитозольных инозитолфосфатных кофакторов хозяина. Ковалентный ингибитор аспартат-протеаз, 1,2-эпокси-3- (п-нитрофенокси) пропан или EPNP, полностью блокирует функцию токсина B в культивируемых клетках и используется для идентификации каталитически активного сайта протеазы.[3] Токсин использует эукариотические сигналы для индуцированного автопротеолиза, чтобы доставить свой токсический домен в цитозоль клеток-мишеней. Reineke et al. (2007) представляют интегрированную модель поглощения и активации инозитолфосфата токсина B.[4]

Clostridium difficile Инфекция, вызванная действием гомологичных токсинов TcdA и TcdB на эпителиальные клетки толстой кишки, происходит из-за связывания с клетками-мишенями, которое запускает интернализацию токсина в подкисленные везикулы, после чего криптические сегменты из 1050-аминокислотного домена транслокации разворачиваются и вставляются в связывающую мембрану. , создавая трансмембранный проход в цитозоль.[5] Чувствительные остатки, сгруппированные между 1035 и 1107 аминоацильными остатками, при индивидуальной мутации снижали клеточную токсичность более чем в 1000 раз. Дефектные варианты демонстрируют нарушенное порообразование в плоских липидных бислоях и биологических мембранах, что приводит к неспособности отравлять клетки через апоптотические или некротические пути. Полученные данные свидетельствуют о сходстве между порообразующими «горячими точками» TcdB и дифтерийный токсин домен транслокации.[5]

Функция

Протеолитически обработанные клостридиальные цитотоксины А (306 кДа; ТК № 1.C.57.1.2 ) и B (269 кДа; ТК № 1.C.57.1.1 ) представляют собой О-гликозилтрансферазы, которые модифицируют малые ГТФазы семейства Rho путем глюкозилирования остатков треонина, тем самым блокируя действие ГТФаз в качестве переключателей сигнальных процессов, таких как те, которые опосредуются актиновым цитоскелетом. Таким образом, токсины вызывают перераспределение актиновых филаментов и заставляют клетки собираться. Каталитические домены CCT, вероятно, попадают в цитоплазму из кислой среды. эндосомы. Токсины образуют проницаемые для ионов каналы в клеточных мембранах и искусственных бислоях при воздействии кислого pH. pH-зависимое образование каналов было продемонстрировано для C. difficile Токсины B и C, а также Clostridium sordellii летальный токсин (TcsL).[6] Низкий pH предположительно вызывает конформационные / структурные изменения, которые способствуют внедрению в мембрану и образованию каналов.

Структура

Цитотоксины семейства CCT имеют большие размеры (например, токсин B из C. difficile имеет длину 2366 а.о.) и состоит из трех частей, причем N-концевой домен является каталитической единицей, C-концевой домен является клеточным рецептором, а центральный гидрофобный домен является каналообразователем. В этом отношении они внешне напоминают дифтерийный токсин (DT; TC № 1.C.7 ), хотя не наблюдается значительного сходства последовательностей между CCT и DT. В Кишечная палочка белок токсина B (ТК № 1.C.57.2.1 ) и хламидийный белок TC0437 (ТК № 1.C.57.2.2 ) составляют 3169 а.с. и 3255 а.с. соответственно. Дистанционно родственный токсин ToxA Pasteurella multocida (ТК № 1.C.57.3.1 ) составляет 1285 лет, а Кишечная палочка Cnf1 и 2 токсина (TC # s 1.C.57.3.2 и 1.C.57.3.3 соответственно) составляют 1014 аминокислотных остатков, а цитотоксин RTX Vibrio vulnificus (TC # 1.C.57.3.4 ) составляет 5206 усл.

Транспортная реакция

Обобщенные транспортные реакции, катализируемые CCT:[1]

N-концевой каталитический домен (out) → N-концевой каталитический домен (in)
Ионы и другие растворенные вещества (вход) → Ионы и другие растворенные вещества (выход)

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Saier, MH Jr. "1.C.57 Семейство клостридиальных цитотоксинов (CCT)". База данных классификации транспортеров. Группа компаний Saier Lab Bioinformatics / SDSC.
  2. ^ Прюитт Р.Н., Чемберс М.Г., Нг К.К., Охи М.Д., Лейси Д.Б. (июль 2010 г.). «Структурная организация функциональных доменов токсинов A и B Clostridium difficile». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 107 (30): 13467–72. Дои:10.1073 / pnas.1002199107. ЧВК  2922184. PMID  20624955.
  3. ^ Ю, Чжунхуа; Кальдера, Патрисия; Макфи, Фиона; Восс, Джеймс Дж. Де; Джонс, Патрик Р .; Burlingame, Alma L .; Кунц, Ирвин Д .; Craik, Charles S .; Монтеллано, Пол Р. Ортис де (1996-06-26). «Необратимое ингибирование протеазы ВИЧ-1: нацеливание алкилирующих агентов на каталитические группы аспартата». Журнал Американского химического общества. 118 (25): 5846–5856. Дои:10.1021 / ja954069w.
  4. ^ Reineke J, Tenzer S, Rupnik M, Koschinski A, Hasselmayer O, Schrattenholz A, Schild H, von Eichel-Streiber C (март 2007 г.). «Автокаталитическое расщепление токсина B Clostridium difficile». Природа. 446 (7134): 415–9. Дои:10.1038 / природа05622. PMID  17334356.
  5. ^ а б Zhang Z, Park M, Tam J, Auger A, Beilhartz GL, Lacy DB, Melnyk RA (март 2014 г.). «Мутации домена транслокации, влияющие на клеточную токсичность, определяют поры токсина B Clostridium difficile». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 111 (10): 3721–6. Дои:10.1073 / pnas.1400680111. ЧВК  3956163. PMID  24567384.
  6. ^ Вот, Д. Д., Баллард, Д. Д. (апрель 2005 г.). «Токсины Clostridium difficile: механизм действия и роль в заболевании». Обзоры клинической микробиологии. 18 (2): 247–63. Дои:10.1128 / CMR.18.2.247-263.2005. ЧВК  1082799. PMID  15831824.

дальнейшее чтение