microbius
РОССИЙСКИЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ
Поиск
rss

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2Vtzqx7tLnC

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqwzYS9e

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqvtsLHv

Реклама

Возбудитель туберкулеза высвобождает свой токсин с помощью обнаруженной системы транспортировки белка
Возбудитель туберкулеза высвобождает свой токсин с помощью обнаруженной системы транспортировки белка

Автор/авторы:
share
159
backnext
Mycobacterium tuberculosis

Шесть лет назад Майкл Нидервейс впервые описал туберкулезный некротизирующий токсин (ТНТ).

   Этот токсин стал основателем нового класса ранее не известных токсинов, присутствующих у более чем 600 видов бактерий и грибов. Токсин высвобождается Mycobacterium tuberculosis внутри макрофагов человека и разрушает их.

   Исследователи Университета Алабамы описывают, как два небольших белка ESX, производимые M. tuberculosis посредничают в секреции ТНТ путем образования пор в мембранах бактериальных клеток. Это открытие может иметь широкое применение, потому что отличительный мотив из трех аминокислот - триптофан/любая аминокислота/глицин или сокращенно WXG найден в EsxE и EsxF, во многих других малых белках микобактерий и в большом суперсемействе бактериальных белков, схожих с EsxE и EsxF.

   "Мы впервые показали, что небольшие белки Esx семейства WXG100 обладают важной молекулярной функцией внутри клетки Mtb, опосредуя секрецию токсинов", - говорит Нидервайс. "Наши результаты свидетельствуют о динамическом механизме образования пор малыми белками Esx, который может быть применим и к другим членам большого семейства белков WXG100. Таким образом, наше исследование не только представляет собой значительное продвижение в понимании секреции ТНТ и, вероятно, других белков M. tuberculosis, но и описывает биологическую функцию Esx-паралогов у M. tuberculosis и их гомологов в большом семействе белков WXG100 у грамположительных бактерий".

   ТНТ является одним из двух доменов в белке наружной мембраны M. tuberculosis CpnT; активность домена ТНТ CpnT в цитозоле макрофага вызывает гибель макрофага путем гидролиза NAD+. M. tuberculosis имеет внутреннюю мембрану и внешнюю мембрану и белок должен пройти через каждую, чтобы выделиться из бактерии вовне. Как CpnT попадает на внешнюю мембрану было неизвестно. EsxE и EsxF являются частью того же сегмента гена, что и CpnT и исследователи предположили, что два небольших белка могут быть вовлечены в секрецию токсина.
Создавая различные штаммы с дефицитом EsxE и EsxF, они показали, что оба белка необходимы для транслокации CpnT на клеточную поверхность M. tuberculosis и для секреции ТНТ в цитозоль макрофагов, инфицированных M. tuberculosis. Кроме того было обнаружено, что EsxE и EsxF являются поверхностными, мембранно-ассоциированными белками M. tuberculosis.

   Чтобы узнать больше о механизме этой транслокации, ученые сделали мутанты каждого Esx белка, где аминокислота триптофан единичного мотива WXG в каждом белке была заменена аминокислотой аланином. Мутанты показали, что неповрежденный мотив WXG в EsxE и EsxF был необходим для эффективной транслокации CpnT на внешнюю мембрану M. tuberculosis и последующей секреции TНT в цитозоль инфицированных макрофагов. Пурификация водорастворимых белков EsxE и EsxF показала, что они образуют димеры EsxE-EsxF и пять из этих димеров собраны в звездоподобные структуры, как это было видно при электронной микроскопии. Каждый из них имел диаметр около 10 нанометров, а центральная пора - 3 нанометра.

   Эксперименты с плоскими двухслойными липидами были ключевыми для понимания молекулярной функции EsxE-EsxF, так как они показали, что поры EsxE-EsxF образуют каналы через липидные мембраны. Также исследователи показали, что мотивы WXG необходимы для формирования пор и разрушения мембран комплексом EsxE-EsxF, а мотивы - для опосредованной сборки функциональных олигомеров EsxE-EsxF. 

Это проясняет биохимическую роль ранее загадочного мотива WXG, который по сути является молекулярным переключателем, управляющим образованием пор.

   "EsxE и EsxF представляют собой первые известные компоненты внешних мембран, опосредующие секрецию белка у M. tuberculosis", - отметил Нидервайс. "Тем не менее, маловероятно, что EsxE и EsxF являются достаточными для секреции ТНТ, так как во всех известных системах секреции бактериальных белков требуется источник энергии. Поэтому вполне возможно, что EsxE-EsxF ассоциирован с другими белками или белковыми комплексами для достижения экспорта CpnT и секреции ТНТ".

   Исследователи предлагают две модели транспортировки CpnT белками EsxE и EsxF. В первой, гетеродимеры EsxE-EsxF образуют поры во внутренней мембране, а затем формируют еще одну пору во внешней мембране для создания трансмембранных каналов для экспорта токсина . "Либо, - говорит Нидервайс, - внутренний мембранный канал расширяется, чтобы охватить периплазму посредством образования филаментов, и соединяется с порами EsxE-EsxF во внешней мембране. В этой модели предполагаемый канал EsxE-EsxF позволяет экспортировать полипептид CpnT на внешнюю мембрану M. tuberculosis и последующую секрецию ТНТ и EsxE-EsxF".

Статья Нидервайса "Порообразующие белки Esx опосредуют секрецию токсинов Mycobacterium tuberculosis" опубликована в Nature Communications.

При внутриклеточной инфекции макрофагов Mtb вырабатывает наружный мембранный белок CpnT, который обеспечивает поглощение питательных веществ и чей секретируемый С-концевой TНT домен является основным токсином Mtb. ТНТ токсичен только тогда, когда получает доступ к цитозолю макрофагов после разрыва фагосомальной мембраны. Гетеродимеры EsxE-EsxF образуют крупные олигомерные комплексы, которые связываются с мембранами клеток и образуют на их поверхности поры. Этот процесс необходим для экспорта CpnT на клеточную поверхность Mtb. Затем EsxEF и CpnT/TНT совместно секретируются и высвобождаются в цитозоль макрофага, что приводит к гибели клетки. При отсутствии EsxEF, CpnT не локализуется и, возможно, деградирует в цитозоле Mtb, что предотвращает самоинтоксикацию.

Источник:

ScienceDaily, 8 April 2021

Комментариев: 0
Вам также может быть интересно
Узнайте о новостях и событиях микробиологии
Первыми получайте новости и информацию о событиях
up