Povrchový virulentní faktor

Povrchové virulentní faktory jsou exprimovány gram negativními bakteriemi a jsou nezbytné pro přežití bakterií v makrofázích a pro napadení eukaryotických buněk.

Tato rodina obsahuje mnoho bakteriálních a fágových Ail/Lom podobných proteinů. Yersinia enterocolitica exprimuje Ail protein, který je známým virulentním faktorem. Předpokládá se, že proteiny této skupiny obsahují 8 transmembránových beta skládaných listů a 4 externalizované smyčky. Ail přímo zahajuje buněčnou invazi. Jeho druhá smyčka obsahuje aktivní místo, které pravděpodobně slouží jako doména vážící receptor. Fágový protein Lom je exprimován během integrace bakteriofágové DNA do napadené buňky. Lom (lambda-outer membrane) protein je lokalizován na vnější bakteriální membráně a je homologem virulentních proteinů dvou dalších enterobakteriálních rodů.

Povrchové virulentní faktory, které na svém povrchu exprimuje Borrelia burgdorferi, pomáhají boreliím přežít uvnitř klíštěte (OspA, OspB, OspD), pomáhají přenosu do savčích hostitelů (OspC, BBA64), pomáhají adhezi na buňky hostitele (OspF, BBK32, DbpA, DbpB) a také pomáhají při úniku před imunitním systémem (VlsE). OspC spouští reakci přirozeného imunitního systému signalizací přes TLR1, TLR2 a TLR6 receptory.[1]

Příklady

Mezi virulentní faktory řadíme například:

  • PagC exprimovaný bakterií Salmonella typhimurium. Tento protein je důležitý pro přežívání v makrofázích a způsobuje infekci myší.[2]
  • Rck je povrchovým proteinem exprimovaným na povrchu Salmonella typhimurium a S. enteritidis.[3]
  • Ail je produktem Yersinia enterocolitica; tento protein je schopný ovlivňovat bakteriální adhezi a invazi do epiteliálních buněk.[4]
  • OmpX (outer membrane protein X) je produktem Escherichia coli; je nepostradatelný pro adhezi a proniknutí do savčích buněk. Zároveň je důležitý při protekci E. coli proti komplementovému systému hostitele.[5]
  • Bakteriofág lambda exprimuje na svém povrchu protein Lom.[6]
  • OspA/B (outer surface protein A/B) jsou lipoproteiny exprimované bakteriemi kmene Borrelia. OspA a OspB vykazují 53% podobnost v aminokyselinovém složení a velmi pravděpodobně obsahují stejné antiparalelní beta skládané listy, které jsou asociovány s vnější membránou bakterií přes lipidovaný NH2-terminální cysteinový zbytek.[7]
  • OspC (outer surface protein C) je proteinem, jehož exprese vzrůstá při přenosu bakterií z klíštěte do savčího hostitele. OspC je důležitý pro uvolnění borelií z klíštěcích slinných žláz.[8] B. burgdorferi, které na povrchu nenesou OspC, mají výrazně nižší infekční kapacitu; zhruba s 800krát menší pravděpodobností přenesou bakterii do savčího hostitele.[8] Syntéza tohoto proteinu se snižuje po úspěšné transmisi z klíštěte do hostitele.[9] Produkce OspC vymizí zhruba dva týdny po infekci.[10]

Struktura

Krystalová struktura OmpX (outer membrane protein X) z Escherichia coli odhalila, že OmpX obsahuje 8 antiparalelních beta barelů.[11] Struktura obsahuje také dva pásy tvořené zbytky aromatických aminokyselin a nepolárních residuí, kterými se připojuje k membráně. Jádro beta barelu sestává ze sítě konzervovaných residuí. OmpX tvoří invertované micely. Části proteinu procházející membránou jsou mnohem více konzervované než externalizované smyčky. Navíc tyto smyčky formují beta barely, které v prostoru interagují s externími proteiny. Pravděpodobně tyto externalizované struktury slouží k adhezi na cílové buňky a usnadňují průnik baterií do cílových buněk. OmpX zároveň pomáhá bakterii chránit před komplementovým systémem, který by jinak bakterii zničil. OmpX vykazuje stejnou topologii beta listů jako jeho strukturně příbuzný protein OmpA (outer membrane protein A), jejich struktura se však liší v počtu vodíkových vazeb, kterými tyto proteiny mohou interagovat.

OspA získaný z bakterie Borrelia burgdorferi je netypickým povrchovým proteinem, který obsahuje dvě globulární domény, které jsou spojeny s jednou vrstvou beta listů. Tento protein je vysoce solubilní. Obsahuje velké množství Lys a Glu residuí. Tato residua vnášejí do systému velkou entropii, což znesnadňuje krystalizaci tohoto proteinu.[12]

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Virulence-related outer membrane protein family na anglické Wikipedii.

  1. ↑ OOSTING, Marije; BUFFEN, Kathrin; MEER, Jos W. M. van der; NETEA, Mihai G.; JOOSTEN, Leo A. B. Innate immunity networks during infection with Borrelia burgdorferi. Critical Reviews in Microbiology. 2016-03-03, s. 233–244. Dostupné online. ISSN 1040-841X. DOI 10.3109/1040841X.2014.929563. PMID 24963691. (anglicky) 
  2. ↑ Miller SI. PhoP/PhoQ: macrophage-specific modulators of Salmonella virulence?. Mol. Microbiol.. 1991, s. 2073–2078. DOI 10.1111/j.1365-2958.1991.tb02135.x. PMID 1766380. (anglicky) 
  3. ↑ Cirillo DM, Heffernan EJ, Wu L, Harwood J, Fierer J, Guiney DG. Identification of a domain in Rck, a product of the Salmonella typhimurium virulence plasmid, required for both serum resistance and cell invasion. Infect. Immun.. 1996, s. 2019–2023. PMID 8675302. (anglicky) 
  4. ↑ Miller VL, Bliska JB, Falkow S. Nucleotide sequence of the Yersinia enterocolitica ail gene and characterization of the Ail protein product. J. Bacteriol. 1990, s. 1062–1069. PMID 1688838. (anglicky) 
  5. ↑ Tommassen J, Stoorvogel J, van Bussel MJ, van de Klundert JA. Molecular characterization of an Enterobacter cloacae outer membrane protein (OmpX). J. Bacteriol. 1991, s. 156–160. PMID 1987115. (anglicky) 
  6. ↑ Pulkkinen WS, Miller SI. A Salmonella typhimurium virulence protein is similar to a Yersinia enterocolitica invasion protein and a bacteriophage lambda outer membrane protein. J. Bacteriol. 1991, s. 86–93. PMID 1846140. (anglicky) 
  7. ↑ TEMPLETON, Thomas J. Borrelia Outer Membrane Surface Proteins and Transmission Through the Tick. Journal of Experimental Medicine. 2004-03-01, s. 603–606. Dostupné online. ISSN 0022-1007. DOI 10.1084/jem.20040033. PMID 14981110. (anglicky) 
  8. ↑ a b PAL, Utpal; YANG, Xiaofeng; CHEN, Manchuan; BOCKENSTEDT, Linda K.; ANDERSON, John F.; FLAVELL, Richard A.; NORGARD, Michael V. OspC facilitates Borrelia burgdorferi invasion of Ixodes scapularis salivary glands. Journal of Clinical Investigation. 2004-01-15, s. 220–230. Dostupné online. ISSN 0021-9738. DOI 10.1172/jci200419894. (anglicky) 
  9. ↑ TILLY, Kit; KRUM, Jonathan G.; BESTOR, Aaron; JEWETT, Mollie W.; GRIMM, Dorothee; BUESCHEL, Dawn; BYRAM, Rebecca. Borrelia burgdorferi OspC Protein Required Exclusively in a Crucial Early Stage of Mammalian Infection. Infection and Immunity. 2006-06-01, s. 3554–3564. Dostupné online. ISSN 0019-9567. DOI 10.1128/IAI.01950-05. PMID 16714588. (anglicky) 
  10. ↑ CROTHER, Timothy R.; CHAMPION, Cheryl I.; WHITELEGGE, Julian P.; AGUILERA, Rodrigo; WU, Xiao-Yang; BLANCO, David R.; MILLER, James N. Temporal Analysis of the Antigenic Composition of Borrelia burgdorferi during Infection in Rabbit Skin. Infection and Immunity. 2004-09-01, s. 5063–5072. Dostupné online. ISSN 0019-9567. DOI 10.1128/IAI.72.9.5063-5072.2004. PMID 15321999. (anglicky) 
  11. ↑ Schulz GE, Vogt J. The structure of the outer membrane protein OmpX from Escherichia coli reveals possible mechanisms of virulence. Structure. 1999, s. 1301–1309. DOI 10.1016/S0969-2126(00)80063-5. PMID 10545325. (anglicky) 
  12. ↑ MAKABE, Koki; TERESHKO, Valentina; GAWLAK, Grzegorz; YAN, Shude; KOIDE, Shohei. Atomic-resolution crystal structure of Borrelia burgdorferi outer surface protein A via surface engineering. Protein Science. 2006-08-01, s. 1907–1914. Dostupné online. ISSN 1469-896X. DOI 10.1110/ps.062246706. PMID 16823038. (anglicky)