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 клеточных стенок, делении и разделении клеток, а также в обмене пептидогликанов 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
[ редактировать ]
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 ] Матрикс пептидогликана обеспечивает стабильность клеточной стенки, защищает от изменений тургора и выполняет функцию иммунологической защиты. [ 9 ] [ 10 ] Эти ферменты расщепляют матрикс пептидогликана на небольшие участки, обеспечивая биосинтез пептидогликана. [ 4 ] Аутолизины расщепляют старый пептидогликан, что позволяет образовывать новый пептидогликан 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 остатками L-аминокислот некоторых гликопептидов клеточной стенки. [ 4 ] Этот фермент катализирует следующую химическую реакцию :
- Расщепление богатых пролином и гидроксипролином белков клеточной Chlamydomonas стенки ; также расщепляет азоказеин , желатин и Leu-Trp-Met-Arg-Phe-Ala
Этот гликопротеин присутствует в Chlamydomonasrainhardtii гаметах .
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
[ редактировать ]| N-ацетилмурамоил-L-аланинамидаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.5.1.28 | ||
| Номер CAS. | 9013-25-6 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
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
[ редактировать ]Совместная экспрессия генов lytC, lytD и lytF приводит к подвижности жгутиков и контролируется активностью сигма-фактора хемотаксиса σ. Д . Пик активности этого сигма-фактора приходится на начало стационарной фазы. [ 6 ]
Потенциальная летальность
[ редактировать ]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 ] При наблюдении 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 стенку 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
[ редактировать ]Семейство амидаз LytC
[ редактировать ]ЛитС
[ редактировать ]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, неаутолизин, усиливает активность LytC. [ 6 ] LytC и LytA взаимодействуют и функционируют вместе, обеспечивая лизис и гибель клеток. [ 13 ]
| Гаметолизин | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.4.24.38 | ||
| Номер CAS. | 97089-74-2 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| |||
CwlC
[ редактировать ]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 обнаружено, что CwlC способен гидролизовать как вегетативные клеточные стенки, так и споровый пептидогликан. [ 14 ]
Семейство глюкозаминидаз LytD
[ редактировать ]Это семейство аутолизинов 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 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Йенике Л., Кюне В., Шпессерт Р., Вале У., Ваффеншмидт С. (декабрь 1987 г.). «Литические ферменты клеточной стенки (аутолизины) Chlamydomonas Reinhardtii представляют собой (гидрокси) пролин-специфические протеазы» . Европейский журнал биохимии . 170 (1–2): 485–491. дои : 10.1111/j.1432-1033.1987.tb13725.x . ПМИД 3319620 .
- ^ 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 .
- ^ 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.
- ^ Jump up to: а б с д и Кларк Эй Джей (сентябрь 2018 г.). «Дырочная» история хищных пузырьков внешней мембраны» . Канадский журнал микробиологии . 64 (9): 589–599. дои : 10.1139/cjm-2017-0466 . ПМИД 30169125 .
- ^ Пораят К., Суреш М.К., Бисвас Р., Наир Б.Г., Мишра Н., Пал С. (апрель 2018 г.). «Аутолизин опосредованно связывает золотистый стафилококк с фибронектином, желатином и гепарином» . Международный журнал биологических макромолекул . 110 : 179–184. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2018.01.047 . ПМЦ 5864509 . ПМИД 29398086 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж 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 .
- ^ 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. дои : 10.1016/j.molimm.2016.12.013 . ПМИД 28006655 . S2CID 36593600 .
- ^ 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 его обнаружение врожденной иммунной системой дрозофилы» . электронная жизнь . 3 : e02277. doi : 10.7554/eLife.02277 . ПМЦ 3971415 . ПМИД 24692449 .
- ^ Чжан Ю, Чжун Икс, Лу П, Чжу Ю, Донг В, Рой С и др. (июль 2019 г.). «Новый аутолизин AtlA SS опосредует разделение бактериальных клеток во время клеточного деления и способствует полной вирулентности Streptococcus suis». Ветеринарная микробиология . 234 : 92–100. дои : 10.1016/j.vetmic.2019.05.020 . ПМИД 31213278 . S2CID 182382454 .
- ^ 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 . ПМИД 31214986 . S2CID 239142525 .
- ^ 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 . ПМИД 32051588 . S2CID 211089119 .
- ^ Jump up to: а б с 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 .
- ^ Гарсия П., Пас Гонсалес М., Гарсия Э., Гарсия Х.Л., Лопес Р. (июль 1999 г.). «Молекулярная характеристика первого аутолитического лизоцима Streptococcus pneumoniae выявила эволюционные мобильные домены» . Молекулярная микробиология . 33 (1): 128–138. дои : 10.1046/j.1365-2958.1999.01455.x . ПМИД 10411730 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ 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
[ редактировать ]- Гаметолизин в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
