stringtranslate.com

Аутолизин

Аутолизины — это эндогенные литические ферменты , которые расщепляют пептидогликановые компоненты биологических клеток , что позволяет разделять дочерние клетки после деления клетки. [1] [2] [3] [4] [5] Они участвуют в росте клеток, метаболизме клеточной стенки, делении и разделении клеток, а также в обороте пептидогликана и имеют функции, сходные с функциями лизоцимов. [6]

Аутолизин образуется из гена-предшественника Atl. Амидазы (EC 3.5.1.28), гаметолизин (EC 3.4.24.38) и глюкозаминидаза считаются типами аутолизинов. [4] [6]

Функции и механизмы

Пептидогликановая клеточная стенка и их поперечно-сшитые пептиды

Аутолизины существуют во всех бактериях, содержащих пептидогликан , и потенциально считаются летальными ферментами, если их не контролировать. [7] Они нацелены на гликозидные связи, а также на сшитые пептиды пептидогликановой матрицы. [8] Пептидогликановая матрица функционирует для стабильности клеточной стенки, защищая от изменений тургора, и выполняет функцию иммунологической защиты. [9] [10] Эти ферменты расщепляют пептидогликановую матрицу на небольшие участки, чтобы обеспечить биосинтез пептидогликана. [4] Аутолизины расщепляют старый пептидогликан, что позволяет формировать новый пептидогликан для роста и удлинения клеток. Это называется оборотом клеточной стенки. [6] Аутолизины делают это путем гидролиза β-(1,4) гликозидной связи пептидогликановой клеточной стенки и связи между остатками N-ацетилмурамоила и остатками L-аминокислот определенных гликопептидов клеточной стенки. [4] Этот фермент катализирует следующую химическую реакцию :

Расщепление белков клеточной стенки Chlamydomonas , богатых пролином и гидроксипролином ; также расщепляет азоказеин, желатин и Leu-Trp-Met-Arg-Phe-Ala

Этот гликопротеин присутствует в гаметах Chlamydomonas reinhardtii .

Грамположительные бактерии регулируют аутолизины с помощью молекул тейхоевой кислоты , прикрепленных к тетрапептиду пептидогликановой матрицы.

Антибиотики комплестатин и корбомицин предотвращают ремоделирование клеточной стенки аутолизином путем связывания с пептидогликаном, тем самым останавливая рост бактерий. [11] Амидные связи между стволовым пептидом и лактильной частью остатка мурамоила расщепляются N-ацетилмурамоил-L-аланинамидазами и участвуют в разделении клеток и диссоциации клеточной перегородки. [4] Существует 5 типов аутолизинов, которые способствуют разделению дочерних клеток: LytC, LytD, LytE и LytF. [6]

В исследовании, проведенном на мышах, те, которые были иммунизированы аутолизином, смогли выжить дольше, чем инфицированные мыши. Это исследование смогло подтвердить в качестве доказательства вклад аутолизина в вирулентность и потенциал для вакцинного антигена. [12]

Лизис материнской клетки

LytC и CwlC — это две амидазы из семейства LytC, которые гидролизуют пептидогликан материнской клеточной стенки, чтобы обеспечить высвобождение зрелой эндоспоры. CwlC находится непосредственно в материнской клеточной стенке. [6]

Подвижность

Совместная экспрессия генов lytC, lytD и lytF приводит к подвижности жгутиков и контролируется активностью сигма-фактора хемотаксиса, σ D. Активность этого сигма-фактора достигает пика в начале стационарной фазы. [6]

Потенциальная летальность

Аутолизины естественным образом вырабатываются бактериями, содержащими пептидогликан, но чрезмерное их количество приведет к деградации пептидогликановой матрицы и разрыву клетки из-за осмотического давления . Предыдущие исследования показали, что побочные продукты аутолизина во время разрушения клеточной стенки являются высокоиммуногенными. [12] При наблюдении за бактериями Bacillus subtilis в клеточных стенках были обнаружены потенциально смертельные количества аутолизина. [6] В Streptococcus pneumoniae было обнаружено, что N-ацетилмурамоил-L-аланинамидаза, аутолизин клеточной стенки, может способствовать патогенезу из-за своей способности разрушать стенку или лизировать часть вторгшихся пневмококков и выделять потенциально смертельные токсины в клетку. Исследователи изучили функцию, структуру и способность к клонированию с помощью Escherichia coli , а также определили ее нуклеотидную последовательность. [12]

Семьи

Семейство амидаз LytC

LytC

LytC, а также LytD считаются двумя основными аутолизинами, которые способствуют росту вегетативной клеточной стенки и отвечают за 95% аутолитической активности B. subtilis. LytC обнаружен в клеточной стенке. Было обнаружено, что LytB, неавтолизин, усиливает активность LytC. [6] LytC и LytA взаимодействуют и действуют вместе для лизиса и гибели клеток. [13]

CwlC

CwlC находится в стенке материнской клетки и выполняет функцию лизиса стенки материнской клетки. [6] CwlC не имеет сигнальной последовательности, но участвует в поздней споруляции и присутствует в стенке клетки. [14] [15] Было обнаружено, что у B. subtilis CwlC способен гидролизовать как стенки вегетативных клеток, так и пептидогликан спор. [14]

Семейство глюкозаминидаз LytD

Это семейство аутолизинов состоит только из самого LytD. LytD функционирует для вегетативного роста. Аутолитическая активность обнаружена в C-концевой области с каталитическим доменом, гомологичным домену глюкозаминидазы. LytD обнаружен в клеточной стенке. Активность LytD была изучена в B. subtilis, а активность глюкозаминидазы была обнаружена в зрелых гликановых цепях из-за присутствия MurNAc на невосстанавливающих концах. [6]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Jaenicke L, Kuhne W, Spessert R, Wahle U, Waffenschmidt S (декабрь 1987 г.). «Литические ферменты клеточной стенки (аутолизины) Chlamydomonas reinhardtii являются (гидрокси)пролин-специфичными протеазами». European Journal of Biochemistry . 170 (1–2): 485–491. doi : 10.1111/j.1432-1033.1987.tb13725.x . PMID  3319620.
  2. ^ Buchanan MJ, Imam SH, Eskue WA, Snell WJ (январь 1989). «Активация протеазы, разрушающей клеточную стенку, лизина, во время половой сигнализации у Chlamydomonas: фермент хранится как неактивный предшественник с более высокой относительной молекулярной массой в периплазме». The Journal of Cell Biology . 108 (1): 199–207. doi :10.1083/jcb.108.1.199. PMC 2115355 . PMID  2910877. 
  3. ^ Matsuda Y (1998). «Гаметолизин». В Barrett AJ, Rawlings ND, Woessner JF (ред.). Справочник по протеолитическим ферментам . Лондон: Academic Press. С. 1140–1143.
  4. ^ abcde Clarke AJ (сентябрь 2018 г.). «История «дырки» хищных везикул внешней мембраны». Канадский журнал микробиологии . 64 (9): 589–599. doi : 10.1139/cjm-2017-0466 . PMID  30169125.
  5. ^ Porayath C, Suresh MK, Biswas R, Nair BG, Mishra N, Pal S (апрель 2018 г.). «Опосредованное аутолизином прилипание золотистого стафилококка к фибронектину, желатину и гепарину». Международный журнал биологических макромолекул . 110 : 179–184. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2018.01.047. PMC 5864509. PMID  29398086 . 
  6. ^ abcdefghij Smith TJ, Blackman SA, Foster SJ (февраль 2000 г.). «Автолизины Bacillus subtilis: множественные ферменты с множественными функциями». Микробиология . 146 (ч. 2) (2): 249–262. doi : 10.1099/00221287-146-2-249 . PMID  10708363.
  7. ^ Haghighat S, Siadat SD, Sorkhabadi SM, Sepahi AA, Mahdavi M (февраль 2017 г.). «Клонирование, экспрессия и очистка аутолизина из метициллин-резистентного золотистого стафилококка: исследование активности и воздействия на мышей Balb/c». Молекулярная иммунология . 82 : 10–18. doi : 10.1016/j.molimm.2016.12.013. PMID  28006655. S2CID  36593600.
  8. ^ Atilano ML, Pereira PM, Vaz F, Catalão MJ, Reed P, Grilo IR и др. (апрель 2014 г.). «Бактериальные аутолизины обрезают пептидогликан клеточной поверхности, чтобы предотвратить обнаружение врожденной иммунной системой Drosophila». eLife . 3 : e02277. doi : 10.7554/eLife.02277 . PMC 3971415 . PMID  24692449. 
  9. ^ Zhang Y, Zhong X, Lu P, Zhu Y, Dong W, Roy S и др. (июль 2019 г.). «Новый аутолизин AtlA SS опосредует разделение бактериальных клеток во время деления клеток и способствует полной вирулентности Streptococcus suis». Ветеринарная микробиология . 234 : 92–100. doi : 10.1016/j.vetmic.2019.05.020. PMID  31213278. S2CID  182382454.
  10. ^ Pazos M, Peters K (2019). «Пептидогликаны». В Kuhn A (ред.). Бактериальные клеточные стенки и мембраны . Субклеточная биохимия. Т. 92. Springer International Publishing. С. 127–168. doi :10.1007/978-3-030-18768-2_5. ISBN 978-3-030-18767-5. PMID  31214986. S2CID  239142525.
  11. ^ Culp EJ, Waglechner N, Wang W, Fiebig-Comyn AA, Hsu YP, Koteva K и др. (февраль 2020 г.). «Evolution-guided discovery of antibiotics that inhibit peptidoglycan remodeling» (Открытие антибиотиков, ингибирующих ремоделирование пептидогликана, на основе эволюционных исследований). Nature . 578 (7796): 582–587. Bibcode :2020Natur.578..582C. doi :10.1038/s41586-020-1990-9. PMID  32051588. S2CID  211089119.
  12. ^ abc Berry AM, Lock RA, Hansman D, Paton JC (август 1989). «Вклад аутолизина в вирулентность Streptococcus pneumoniae». Инфекция и иммунитет . 57 (8): 2324–2330. doi : 10.1128/iai.57.8.2324-2330.1989 . PMC 313450. PMID  2568343 . 
  13. ^ García P, Paz González M, García E, García JL, López R (июль 1999). «Молекулярная характеристика первого автолитического лизоцима Streptococcus pneumoniae выявляет эволюционно мобильные домены». Молекулярная микробиология . 33 (1): 128–138. doi : 10.1046/j.1365-2958.1999.01455.x . PMID  10411730.
  14. ^ ab Kuroda A, Asami Y, Sekiguchi J (октябрь 1993 г.). «Молекулярное клонирование гена гидролазы клеточной стенки, специфичного для споруляции, у Bacillus subtilis». Журнал бактериологии . 175 (19): 6260–6268. doi :10.1128/jb.175.19.6260-6268.1993. PMC 206722. PMID 8407798  . 
  15. ^ Смит Т.Дж., Фостер С.Дж. (июль 1995 г.). «Характеристика участия двух компенсаторных аутолизинов в лизисе материнской клетки во время споруляции Bacillus subtilis 168». Журнал бактериологии . 177 (13): 3855–3862. doi :10.1128 / jb.177.13.3855-3862.1995. PMC 177106. PMID  7601853. 

Внешние ссылки