Download
1 / 15
150 likes | 479 Views
Bakteryjne systemy sekrecji. Agnieszka Tudek. Transport białek u bakterii gramdodatnich. Transport białek u bakterii gramujemnych. Transport odbywa się jedno- lub dwuetapowo Szczegółowo opisano ponad pięć systemów sekrecji Poszczególne systemy mogą ze sobą współpracować
E N D
Bakteryjne systemy sekrecji Agnieszka Tudek
Transport białek u bakterii gramujemnych Transport odbywa się jedno- lub dwuetapowo Szczegółowo opisano ponad pięć systemów sekrecji Poszczególne systemy mogą ze sobą współpracować W zależności od typu systemu sekrecyjnego, przenoszone są białka natywne lub niepofałdowane Białka niektórych systemów wykazują podobieństwo do białek strukturalnych pilusów i fimbrii Numeracja systemów odzwierciedla kolejność ich odkrycia, a nie znaczenie funkcjonalne
Transport dwuetapowy - droga GSP, systemy sekrecji II i V, system TAT TAT – twin-arginine translocation, Mtt – membrane targeting and transport
Transport jednoetapowy – systemy sekrecji I, III i IV Typ I sekrecji Białka budujące system sekrecji (z wyjątkiem białek MFP) i wydzielane białko stanowią wspólną jednostkę transkrypcyjną. Podobne systemy są odnajdywane na plazmidach i wyspach patogenności. Przykładowe białka efektorowe: toksyny z gr. RTX, lipazy, hemoproteiny, proteazy, bakteriocyny., hemolizyna HlyA E. coli UPEC. Sekwencja sygnałowa nie jest najczęściej odcinana. Białka budujące pory w zewnętrznej błonie pozwalają na niespecyficzny transport wielu białek.
Transport jednoetapowy – systemy sekrecji I, III i IV cd. Typy III i IV sekrecji Ulegają ekspresji w odpowiedzi na specyficzne czynniki środowiska. Sekrecji ulega wiele białek na raz. Większość genów tych systemów sekrecji znajduje się na plazmidach lub wyspach patogenności. Mogą współpracować z drogą GSP. Typ III Wykazujehomologie do rzęsek komórkowych. Sekrecji ulegają białka – peptyd sygnałowy na N końcu białka między 15 a 100 aa, może istotna jest też sekwencja 5’ mRNA. Transportowane białka często tworzą kompleksy z białkami opiekuńczymi. Białka efektorowe są specyficzne gatunkowo. Typ IV Wykazuje homologie do pilusów typu IV – typ IVA pochodzi od systemu vir A. tumefaciens i systemu koniugacyjnego plazmidów IncP; typ IVB od syst. kon. plazmidów IncI. Sekrecji ulegają natywne białka, peptydoglikan, kompleksy DNA-białko. Przykład: transport T-DNA do kom. roślinnych prze A. tumefaciens, białka Ptl u B. pertussis transportujące toksynę. ,,molekularna strzykawka”
Historia odkrycia Genom Legionella pneumophila zawiera dwa zestawy genów (klastry) oznaczone: dot (defect in organelle traffiecing) oraz icm (intracellular multiplication), które kodują system sekrecji typu IVB. Umożliwia on przeżycie w fagosomie, poprzez zahamowanie jego fuzji z lizosomem. Pojedyncze geny tego systemu– icmF i dotU są odnajdywane w wielu genomachProteobacteria. Ich otoczenie genetyczne jest konserwowane, ale nie wykazuje homologii do systemu sekrecji typu IV. Gatunki, u których wykryto obecność T6SS: Rhizobium leguminosarum – opisano nowy system sekrecji, blokujący tworzenie brodawek w Pisum sativum i Vicia hirsuta w szczepie RBL 5523. Vibrio cholerae – opisano klaster genów, zawierający icmF, którego uszkodzenie powodowało atenuacje serotypu O37. Salmonella enterica – delecja wyspy sci upośledza internalizację Salmonella. Pseudomonas aeruginosa – T6SS umożliwia rozwój chroniznych infekcji płuc. Większość genów T6SS jest eksprymowana in vivo, w odpowiedzi na specyficzne warunki środowiska, np. temperaturę. Duża część genów pozostaje pod kontrolą globalnych regulatorów lub posiada promotory zależne od alternatywnych podjednostek sigma (np. 54).
Składniki systemu sekrecji typu VI Klastry T6SS zawierają zazwyczaj 12-25 genów, spośród których jedynie icmF i dotU należą także do innego systemu sekrecji (T4SSB). Funkcja większości genów jest nieznana, niektóre zawierają domeny o znanej funkcji. IcmF Białko błonowe – zawiera kilka domen transmembranowych oraz motyw więżący nukleotydy typu Walker A. DotU Posiada domenę transmembranową na C-końcu. DotU i IcmF lokalizują się w wewnętrznej błonie, są jedynymi składnikami T6SS, które posiadają domeny transmembranowe. Białka te oddziałują ze sobą, stanowiąc rdzeń T6SS – brak któregokolwiek z nich zaburza składanie aparatu sekrecyjnego.
Składniki systemu sekrecji typu VI ClpV Białka stanowiące składnik T6SS stanowią podrodzinę ClpV w obrębie rodziny ClpB i nadrodziny ATPaz Clp/Hsp100. Rodzina ClpB: ATPzay tworzące heksameryczny pierścień. Posiadają aktywność proteolityczną. Uczestniczą w kontroli jakości białek. Podrodzina ClpV: Nie posiadają aktywności proteolitycznej. Wykazują inną swoistość substratową niż ClpB. Ich funkcja w systemie T6SS nie jest do końca ustalona: 1. Poprzez rozfałdowanie białka przyczyniają się do składania aparatu sekrecyjnego lub zapoczątkowują sekrecję białka. 2. Dostarczają energii niezbędnej do transportu białka. Ponieważ nie wszystkie gatunki posiadają ATPazę ClpV w obrębie klastru genów T6SS, postuluje się, że energia do transportu może pochodzić z siły protomomotorycznej. Lipoproteina błony zewnętrznej Białko o nieznanej funkcji
Składniki systemu sekrecji typu VI Hcp Gen hcp koduje białko o przewidywanej wielkości 28 kDa, jego produkt wędruje na wysokości odpowiadającej 18-19 kDa. Nie zawiera peptydu sygnałowego, ale przewiduje się że to Hcp jest białkiem efektorowym T6SS, ponieważ u pacjentów z mukowiscydozą, zainfekowanych przez P. aeruginosa, białko jest odnajdywane w śluzie z płuc, a w osoczu znajduje się przeciw niemu skierowane przeciwciała. Mutanty icmF i clpV akumulują Hcp w peryplazmie – nieznany jest mechanizm transportu. Białko tworzy heksameryczne pierścienie z otworem o wielkości 4 nm. Funkcja białka jest nieznana. Postuluje się, że może ono być elementem strukturalnym T6SS zlokalizowanym na samej powierzchni komórki.
Składniki systemu sekrecji typu VI VgrG Białka VgrG po raz pierwszy opisano jako białka z rodziny Rhs (recombinant hot spot family), których geny mają charakterystyczny układ. VgrG są dużymi hydrofilowymi białkami, zawierającymi powtórzenia Val-Gly oraz dodatkowe domeny odpowiedzialne za specyficzne właściwości poszczególnych przedstawicieli rodziny. Białka VgrG są uważane za efektory systemu T6SS. V. cholerae: VgrG1 C-koniec białka jest podobny do toksyny RtxA i powoduje polimeryzacje aktyny. VgrG2 – brak domeny funkcjonalnej. VgrG3 – domena wiążąca peptydoglikan. Białka VgrG mają konserwowaną domenę podobną do białek gp5 i gp27 faga T4, służących do dziurawienia osłon komórkowych. Potwierdzono, że VgrG tworzą homo- i heterotrimery. Przypuszcza się, że VgrG wraz z Hcp mogą stanowić terminalny element strukturalny T6SS, a ich obecność w środowisku hodowlanym jest artefaktem.
Składniki systemu sekrecji typu VI T6SS zazwyczaj zawierają kinazy i fosfatazay Ser/Thr Postuluje się udział kinaz i fosfataz w kontroli składania i aktywności T6SS w odpowiedzi na zmianę warunków środowiska. W systemie T3SS Yersinia kinaza Ser/Thr YpkA jest efektorem – możliwe, że taka sytuacja ma miejsce i w T6SS. Fha1 Białko z domeną FHA (forkhead-associated), która ma powinowadztwo do fosfotreoniny. Podobne białka są częścią szlaków transdukcji sygnału. Model kontroli składania kompleksu T6SS u P. aeruginosa.
