stringtranslate.com

Аутолизин

Аутолизины представляют собой эндогенные литические ферменты , которые расщепляют пептидогликановые компоненты биологических клеток , что позволяет отделять дочерние клетки после клеточного деления. [1] [2] [3] [4] [5] Они участвуют в росте клеток, метаболизме клеточной стенки, делении и разделении клеток, а также в обмене пептидогликана и имеют функции, аналогичные лизоцимам. [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]

Функция и механизмы

Клеточная стенка пептидогликана и его сшитые пептиды

Аутолизины существуют во всех бактериях, содержащих пептидогликан , и при отсутствии контроля потенциально считаются смертельными ферментами. [7] Они нацелены на гликозидные связи, а также на сшитые пептиды пептидогликанового матрикса. [8] Пептидогликановый матрикс обеспечивает стабильность клеточной стенки, защищает от изменений тургора и выполняет функцию иммунологической защиты. [9] [10] Эти ферменты расщепляют пептидогликановый матрикс на небольшие участки, обеспечивая биосинтез пептидогликана. [4] Аутолизины расщепляют старый пептидогликан, что позволяет образовывать новые пептидогликаны для роста и удлинения клеток. Это называется обновлением клеточной стенки. [6] Аутолизины делают это путем гидролиза β-(1,4) гликозидной связи пептидогликановой клеточной стенки и связи между N-ацетилмурамоильными остатками и L-аминокислотными остатками некоторых гликопептидов клеточной стенки. [4] Этот фермент катализирует следующую химическую реакцию :

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

Этот гликопротеин присутствует в гаметах Chlamydomonasrainhardtii .

Грамположительные бактерии регулируют аутолизины с помощью молекул тейхоевой кислоты, прикрепленных к тетрапептиду пептидогликанового матрикса.

Антибиотики комплестатин и корбомицин предотвращают ремоделирование аутолизином клеточной стенки путем связывания с пептидогликаном, тем самым останавливая рост бактерий. [11] Амидные связи между стволовым пептидом и лактильной частью мурамоильного остатка расщепляются N-ацетилмурамоил-1-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, кто был иммунизирован аутолизином, смогли выжить дольше, чем инфицированные мыши. Это исследование смогло подтвердить вклад аутолизина в вирулентность и потенциал вакцинного антигена. [12]

Лизис материнской клетки

LytC и CwlC — две амидазы из семейства LytC, которые гидролизуют пептидогликан стенки материнской клетки, обеспечивая высвобождение зрелой эндоспоры. CwlC обнаруживается непосредственно в стенке материнской клетки. [6]

Подвижность

Совместная экспрессия генов lytC, lytD и lytF приводит к подвижности жгутиков и контролируется активностью сигма-фактора хемотаксиса σ D . Пик активности этого сигма-фактора приходится на начало стационарной фазы. [6]

Потенциальная летальность

Аутолизины естественным образом продуцируются бактериями, содержащими пептидогликаны, но чрезмерное их количество приводит к разрушению матрикса пептидогликана и вызывает разрыв клетки из-за осмотического давления . Предыдущие исследования показали, что побочные продукты аутолизина при разрушении клеточной стенки обладают высокой иммуногенностью. [12] У бактерий Bacillus subtilis в клеточных стенках обнаруживалось потенциально смертельное количество аутолизина. [6] У Streptococcus pneumoniae было обнаружено, что N-ацетилмурамоил-1-аланинамидаза, аутолизин клеточной стенки, может способствовать патогенезу благодаря своей способности разрушать стенки или лизировать часть вторгшихся пневмококков и выделять потенциально смертельные токсины. в клетку. Исследователи изучили функцию, структуру и способность к клонированию Escherichia coli , а также определили ее нуклеотидную последовательность. [12]

Семьи

Семейство амидаз LytC

ЛитС

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

CwlC

CwlC обнаруживается в стенке материнской клетки и участвует в лизисе стенки материнской клетки. [6] CwlC не имеет сигнальной последовательности, но участвует в поздней споруляции и присутствует в клеточной стенке. [14] [15] У B. subtilis было обнаружено, что CwlC способен гидролизовать как вегетативные клеточные стенки, так и споровый пептидогликан. [14]

Семейство глюкозаминидаз LytD

Это семейство аутолизина состоит только из самого LytD. LytD обеспечивает вегетативный рост. Аутолитическая активность обнаруживается в С-концевой области с каталитическим доменом, гомологичным домену глюкозаминидазы. LytD обнаружен в клеточной стенке. Активность LytD была изучена у B. subtilis, а активность глюкозаминидазы была обнаружена в зрелых гликановых цепях благодаря присутствию MurNAc на невосстанавливающих концах. [6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Йенике Л., Кюне В., Шпессерт Р., Вале Ю., Ваффеншмидт С. (декабрь 1987 г.). «Литические ферменты клеточной стенки (аутолизины) Chlamydomonas Reinhardtii представляют собой (гидрокси) пролин-специфичные протеазы». Европейский журнал биохимии . 170 (1–2): 485–491. дои : 10.1111/j.1432-1033.1987.tb13725.x . ПМИД  3319620.
  2. ^ Бьюкенен М.Дж., Имам С.Х., Эскуэ В.А., Снелл В.Дж. (январь 1989 г.). «Активация протеазы, разрушающей клеточную стенку, лизина, во время половой передачи сигналов у Chlamydomonas: фермент хранится в периплазме в виде неактивного предшественника с более высокой относительной молекулярной массой». Журнал клеточной биологии . 108 (1): 199–207. дои : 10.1083/jcb.108.1.199. ПМК 2115355 . ПМИД  2910877. 
  3. ^ Мацуда Ю (1998). «Гаметолизин». В Барретт А.Дж., Роулингс Н.Д., Весснер Дж.Ф. (ред.). Справочник по протеолитическим ферментам . Лондон: Академическая пресса. стр. 1140–1143.
  4. ^ abcde Кларк AJ (сентябрь 2018 г.). «Дырочная история хищных везикул внешней мембраны». Канадский журнал микробиологии . 64 (9): 589–599. дои : 10.1139/cjm-2017-0466 . ПМИД  30169125.
  5. ^ Пораят С., Суреш М.К., Бисвас Р., Наир Б.Г., Мишра Н., Пал С. (апрель 2018 г.). «Аутолизин опосредует прикрепление Staphylococcus aureus к фибронектину, желатину и гепарину». Международный журнал биологических макромолекул . 110 : 179–184. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2018.01.047. ПМЦ 5864509 . ПМИД  29398086. 
  6. ^ abcdefghij Смит Т.Дж., Блэкман С.А., Фостер С.Дж. (февраль 2000 г.). «Аутолизины Bacillus subtilis: множество ферментов с множеством функций». Микробиология . 146 (Часть 2) (2): 249–262. дои : 10.1099/00221287-146-2-249 . ПМИД  10708363.
  7. ^ Хагигат С., Сиадат С.Д., Сорхабади С.М., Сепахи А.А., Махдави М. (февраль 2017 г.). «Клонирование, экспрессия и очистка аутолизина из метициллин-резистентного золотистого стафилококка: исследование эффективности и заражения на мышах Balb/c». Молекулярная иммунология . 82 : 10–18. doi :10.1016/j.molimm.2016.12.013. PMID  28006655. S2CID  36593600.
  8. ^ Атилано М.Л., Перейра П.М., Ваз Ф., Каталан М.Дж., Рид П., Грило И.Р. и др. (апрель 2014 г.). «Бактериальные аутолизины обрезают пептидогликан на поверхности клеток, чтобы предотвратить обнаружение врожденной иммунной системой дрозофилы». электронная жизнь . 3 : e02277. doi : 10.7554/eLife.02277 . ПМЦ 3971415 . ПМИД  24692449. 
  9. ^ Чжан Ю, Чжун X, Лу П, Чжу Ю, Донг В, Рой С 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. ^ Пасос М., Питерс К. (2019). «Пептидогликан». В Куне А. (ред.). Стенки и мембраны бактериальных клеток . Субклеточная биохимия. Том. 92. Международное издательство Спрингер. стр. 127–168. дои : 10.1007/978-3-030-18768-2_5. ISBN 978-3-030-18767-5. PMID  31214986. S2CID  239142525.
  11. ^ Калп Э.Дж., Ваглехнер Н., Ван В., Фибиг-Комин А.А., Сюй Ю.П., Котева К. и др. (февраль 2020 г.). «Эволюционное открытие антибиотиков, ингибирующих ремоделирование пептидогликана». Природа . 578 (7796): 582–587. Бибкод : 2020Natur.578..582C. дои : 10.1038/s41586-020-1990-9. PMID  32051588. S2CID  211089119.
  12. ^ abc Берри А.М., Лок Р.А., Хансман Д., Патон Дж.К. (август 1989 г.). «Вклад аутолизина в вирулентность Streptococcus pneumoniae». Инфекция и иммунитет . 57 (8): 2324–2330. дои : 10.1128/iai.57.8.2324-2330.1989 . ПМК 313450 . ПМИД  2568343. 
  13. ^ Гарсиа П., Пас Гонсалес М., Гарсия Э., Гарсия Х.Л., Лопес Р. (июль 1999 г.). «Молекулярная характеристика первого аутолитического лизоцима Streptococcus pneumoniae выявляет эволюционные мобильные домены». Молекулярная микробиология . 33 (1): 128–138. дои : 10.1046/j.1365-2958.1999.01455.x . ПМИД  10411730.
  14. ^ аб Курода А., Асами Ю., Секигути Дж. (октябрь 1993 г.). «Молекулярное клонирование гена гидролазы клеточной стенки, специфичного для споруляции Bacillus subtilis». Журнал бактериологии . 175 (19): 6260–6268. дои : 10.1128/jb.175.19.6260-6268.1993. ПМК 206722 . ПМИД  8407798. 
  15. ^ Смит Т.Дж., Фостер С.Дж. (июль 1995 г.). «Характеристика участия двух компенсаторных аутолизинов в лизисе материнских клеток во время споруляции Bacillus subtilis 168». Журнал бактериологии . 177 (13): 3855–3862. дои : 10.1128/jb.177.13.3855-3862.1995. ПМК 177106 . ПМИД  7601853. 

Внешние ссылки