Стрептококковый пирогенный экзотоксин

Стрептококковые пирогенные экзотоксины, также известные как эритрогенные токсины , представляют собой экзотоксины, секретируемые штаммами бактериального вида Streptococcus pyogenes . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} SpeA и speC являются суперантигенами , которые вызывают воспаление путем неспецифической активации Т-клеток и стимуляции продукции воспалительных цитокинов . ^{[ 3 ]} SpeB , наиболее распространенный внеклеточный белок стрептококка, представляет собой цистеиновую протеазу . ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Пирогенные экзотоксины считаются возбудителями скарлатины и синдрома стрептококкового токсического шока . ^{[ 2 ]} Единого мнения о точном количестве пирогенных экзотоксинов нет. Серотипы АС ^{[ нужны разъяснения ]} являются наиболее широко изученными и признанными всеми источниками, но другие отмечают до тринадцати различных типов, классифицируя speF через speM как дополнительные суперантигены. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Известно, что эритрогенные токсины повреждают плазматические мембраны кровеносных капилляров под кожей и вызывают красную кожную сыпь (характерную для скарлатины). ^{[ 8 ]} штамма S. pyogenes Предыдущие исследования показали, что в зависимости от рассматриваемого могут образовываться несколько вариантов эритрогенных токсинов. Некоторые штаммы могут вообще не производить обнаруживаемого токсина. ^{[ 9 ]} бактериофагом Т12 Инфицирование S. pyogenes позволяет производить speA и повышает вирулентность. ^{[ 10 ]}

История

Открытие и номенклатура

SpeB был идентифицирован в 1919 году как эктофермент, секретируемый некоторыми штаммами стрептококков. ^{[ 11 ]} Первоначально он изучался как два отдельных токсина: стрептококковый пирогенный экзотоксин B и стрептококковая цистеиновая протеиназа, пока не было показано, что оба белка кодируются геном speB и что приписываемая пирогенная активность обусловлена загрязнением SpeA и SpeC. ^{[ 12 ]}

Пирогенный , в переводе со стрептококкового пирогенного экзотоксина , означает «вызывает лихорадку». ^{[ 13 ]} Эритрогенный относится к типичной красной сыпи при скарлатине. В более старой литературе эти токсины также называют токсинами скарлатины или токсинами скарлатины из -за их роли возбудителей заболевания. ^{[ 2 ]}

SpeB известен как стрептококковый пирогенный экзотоксин B , стрептопаин и стрептококковая цистеиновая протеиназа в результате его первоначальной ошибочной идентификации как двух отдельных токсинов, и не является ни экзотоксином, ни пирогенным. ^{[ 12 ]}

Структура

Расположение генов

Гены speB и speJ расположены в основной бактериальной хромосоме всех штаммов S. pyogenes. ^{[ 3 ]}^{[ 14 ]} Однако, несмотря на его присутствие и высокий уровень консервативности нуклеотидной последовательности, 25-40% этих штаммов не экспрессируют токсин SpeB в значительных количествах. ^{[ 14 ]}

Напротив, speA, speC и speH-M кодируются бактериофагами . ^{[ 3 ]}^{[ 15 ]}

Существует отсутствие единого мнения относительно местоположения гена speG , который приписывают как коровой хромосоме, так и лизогенным фагам. ^{[ 1 ]}

Структура белка

SpeB представляет собой белок массой 28 кДа, имеющий три основные формы: mSpeB1, mSpeB2 и mSpeB3, которые классифицируются по вариациям первичной аминокислотной последовательности. ^{[ 4 ]} Три аминокислоты: C192, H340 и W357 жизненно важны для ферментативной активности во всех вариантах. ^{[ 11 ]} Токсин содержит канонический папаин-подобный домен, а mSpeB2 имеет дополнительный домен, связывающий интегрин человека . ^{[ 4 ]}^{[ 11 ]}

Все суперантигенные стрептококковые пирогенные экзотоксины содержат два основных консервативных белковых домена, соединенных α-спиралью, которая состоит из аминоконцевой связывающей складки олигосохарида/олигонуклеотида и карбоксиконцевого домена β-захвата, а также области связывания додекапептида. SpeA также имеет цистиновую петлю, сайт связывания MHC II с альфа-цепью с низким сродством и сайт связывания Vβ-TCR. SpeC, SpeG, SpeH и SpeJ содержат Zn ²⁺-зависимый сайт связывания MHC II с высоким β-цепью в дополнение к сайту с низким сродством, присутствующему в SpeA, и лишен цистиновой петли. SpeH также имеет дополнительную петлю α3-β8, которая обеспечивает специфичность сайта связывания токсина Vβ-TCR. ^{[ 2 ]}

Обработка и регулирование

Ген speB кодирует аминокислотную последовательность, которая после расщепления сигнальной последовательности становится зимогеном массой 40 кДа , известным как SpeBz. ^{[ 11 ]} SpeBz подвергается автокатализу через по меньшей мере восемь промежуточных продуктов с образованием SpeBm массой 28 кДа. Наконец, цистин-192 и гистидин-340 образуют каталитическую диаду. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Каждый этап жестко регулируется множеством факторов, что обеспечивает сложную временную экспрессию зрелой протеиназы. ^{[ 11 ]}

Механизмы действия

СПЕА и СПЕЦ

SpeA и SpeC связываются с молекулами MHC класса II , презентируются Т-клеткам и связываются с вариабельной областью бета-цепи рецепторов Т-клеток (TCR). ^{[ 3 ]} После активации Т-клетки выделяют провоспалительные цитокины и хемокины. ^{[ 1 ]} Взаимодействия с TCR характеризуются низким сродством и быстрой диссоциацией, что позволяет токсину последовательно активировать несколько Т-клеток. ^{[ 7 ]} Отсутствие специфичности позволяет активировать до 50% Т-клеток в организме. ^{[ 6 ]}

СПЕБ

Расщепление SpeB разрушает множество белков посредством гидролиза, включая цитокины, белки внеклеточного матрикса и иммуноглобулин. ^{[ 12 ]} Перед сайтом расщепления требуются три аминокислоты, известные как P1, P2 и P3. Из них SpeB отдает предпочтение гидрофобным остаткам P2 и положительно заряженным остаткам P1, причем большее значение имеет аминокислота P2. ^{[ 5 ]}^{[ 11 ]}

Роль в вирулентности, патогенезе и инфекции

СПЕБ

Стрептококковая цистеиновая протеиназа играет роль в уклонении от иммунитета и апоптозе, а также потенциально влияет на интернализацию бактерий. Существуют противоречивые данные о влиянии SpeB на вирулентность. В некоторых исследованиях сообщалось о повышении уровня протеазы в штаммах, вызывающих скарлатину, по сравнению со штаммами, связанными со стрептококковым синдромом токсического шока, в то время как другие показывают снижение экспрессии в более вирулентных штаммах. ^{[ 4 ]}

SpeB разрушает иммуноглобулины и цитокины, а также расщепляет C3b, ингибируя рекрутирование фагоцитирующих клеток и путь активации комплемента . ^{[ 5 ]} Это приводит к уменьшению воспаления и уровня нейтрофилов вокруг места инфекции, предотвращая клиренс и фагоцитоз, а также способствуя выживанию S. pyogenes . ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Токсин также индуцирует апоптоз в клетках-хозяевах после интернализации GAS. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что это может происходить посредством внешних и внутренних каспазных путей. В этом процессе участвуют рецептор-связывающий путь и Fas-опосредованный апоптотический сигнальный путь. ^{[ 4 ]} Индукция апоптоза приводит к некротизирующему фасцииту.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Броснахэн, Эй Джей; Шливерт, премьер-министр (декабрь 2011 г.). «Передача сигналов снаружи-внутри грамположительных бактериальных суперантигенов вызывает синдром токсического шока: Передача сигналов суперантигена снаружи-в» . Журнал ФЭБС . 278 (23): 4649–67. дои : 10.1111/j.1742-4658.2011.08151.x . ПМК 3165073 . ПМИД 21535475 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Сполдинг, Арканзас; Сальгадо-Пабон, В.; Колер, Польша; Хорсвилл, Арканзас; Люнг, ДЮМ; Шливерт, премьер-министр (2013). «Стафилококковые и стрептококковые суперантигенные экзотоксины» . Обзоры клинической микробиологии . 26 (3): 422–47. дои : 10.1128/CMR.00104-12 . ПМЦ 3719495 . ПМИД 23824366 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ллевелин, М.; Коэн, Дж. (март 2002 г.). «Суперантигены: микробные агенты, поражающие иммунитет». Ланцет инфекционных заболеваний . 2 (3): 156–62. дои : 10.1016/s1473-3099(02)00222-0 . ПМИД 11944185 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Чианг-Ни, К.; Ву, Ж.-Ж (2008). «Влияние стрептококкового пирогенного экзотоксина B на патогенез Streptococcus pyogenes» . Журнал Формозской медицинской ассоциации . 107 (9): 677–85. дои : 10.1016/S0929-6646(08)60112-6 . ПМИД 18796357 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Нельсон, Дэниел С.; Гарбе, Джулия; Коллин, Маттиас (2011). «Цистеиновая протеиназа SpeB из Streptococcus pyogenes – мощный модификатор иммунологически важных белков хозяина и бактерий» . Биологическая химия . 392 (12): 1077–88. дои : 10.1515/BC.2011.208 . ПМИД 22050223 . S2CID 207441558 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Броснахэн, Аманда Дж.; Шливерт, Патрик М. (1 декабря 2011 г.). «Передача сигнала снаружи внутрь грамположительного бактериального суперантигена вызывает синдром токсического шока» . Журнал ФЭБС . 278 (23): 4649–4667. дои : 10.1111/j.1742-4658.2011.08151.x . ISSN 1742-4658 . ПМК 3165073 . ПМИД 21535475 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Хунмин Ли; Андреа Ллера; Эмилио Л. Мальчиоди; Рой А. Мариуцца (1999). «Структурные основы активации Т-клеток суперантигенами». Ежегодный обзор иммунологии . 17 (1): 435–466. doi : 10.1146/annurev.immunol.17.1.435 . ПМИД 10358765 .
^ Тортора, Жерар; Функе, Берделл; Кейс, Кристина (2013). Микробиология (11-е изд.). Пирсон. п. 439.
^ Нёлль Х., Срамек Дж., Врбова К., Герлах Д., Райхардт В., Кёлер В. (декабрь 1991 г.). «Скарлатина и виды эритрогенных токсинов, продуцируемых инфицирующими штаммами стрептококков». Централбл Бактериол . 276 (1): 94–106. дои : 10.1016/s0934-8840(11)80223-9 . ПМИД 1789905 .
^ МакШан, WM; Тан, Ю.Ф.; Ферретти, Джей-Джей (1997). «Бактериофаг Т12 Streptococcus pyogenes интегрируется в ген, кодирующий сериновую тРНК» . Молекулярная микробиология . 23 (4): 719–28. дои : 10.1046/j.1365-2958.1997.2591616.x . ПМИД 9157243 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кэрролл, Ронан К.; Массер, Джеймс М. (1 августа 2011 г.). «От транскрипции к активации: как стрептококк группы А, плотоядный патоген, регулирует выработку цистеиновой протеазы SpeB» . Молекулярная микробиология . 81 (3): 588–601. дои : 10.1111/j.1365-2958.2011.07709.x . ISSN 1365-2958 . ПМИД 21707787 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Нельсон, Дэниел С.; Гарбе, Джулия; Коллин, Маттиас (1 декабря 2011 г.). «Цистеиновая протеиназа SpeB из Streptococcus pyogenes - мощный модификатор иммунологически важных белков хозяина и бактерий» . Биологическая химия . 392 (12): 1077–1088. дои : 10.1515/BC.2011.208 . ISSN 1437-4315 . ПМИД 22050223 . S2CID 207441558 .
^ «Пироген (определение)» . Бесплатный словарь .
^ Перейти обратно: ^а ^б Чианг-Ни, Чуан; Ву, Цзюнн-Джонг (2008). «Влияние стрептококкового пирогенного экзотоксина B на патогенез Streptococcus pyogenes» . Журнал Формозской медицинской ассоциации . 107 (9): 677–685. дои : 10.1016/s0929-6646(08) 60112-6 ПМИД 18796357 .
^ Бойд, Э. Фидельма (2012). «Кодируемые бактериофагом бактериальные факторы вирулентности и взаимодействие фага и острова патогенности». В Шибальском, Малгожата Лобочка и Вацлав Т. (ред.). Глава 4. Факторы вирулентности бактерий, кодируемые бактериофагами, и взаимодействие фага и острова патогенности . Бактериофаги, Часть А. Том. 82. С. 91–118. дои : 10.1016/b978-0-12-394621-8.00014-5 . ISBN 9780123946218 . ПМИД 22420852 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

Внешние ссылки

СМИ, связанные с эритрогенным токсином, на Викискладе?
Интернет-учебник по бактериологии Тодара
Стрептококковый пирогенный экзотоксин А1

[:3-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Броснахэн, Эй Джей; Шливерт, премьер-министр (декабрь 2011 г.). «Передача сигналов снаружи-внутри грамположительных бактериальных суперантигенов вызывает синдром токсического шока: Передача сигналов суперантигена снаружи-в» . Журнал ФЭБС . 278 (23): 4649–67. дои : 10.1111/j.1742-4658.2011.08151.x . ПМК 3165073 . ПМИД 21535475 .

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Сполдинг, Арканзас; Сальгадо-Пабон, В.; Колер, Польша; Хорсвилл, Арканзас; Люнг, ДЮМ; Шливерт, премьер-министр (2013). «Стафилококковые и стрептококковые суперантигенные экзотоксины» . Обзоры клинической микробиологии . 26 (3): 422–47. дои : 10.1128/CMR.00104-12 . ПМЦ 3719495 . ПМИД 23824366 .

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ллевелин, М.; Коэн, Дж. (март 2002 г.). «Суперантигены: микробные агенты, поражающие иммунитет». Ланцет инфекционных заболеваний . 2 (3): 156–62. дои : 10.1016/s1473-3099(02)00222-0 . ПМИД 11944185 .

[:5-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Чианг-Ни, К.; Ву, Ж.-Ж (2008). «Влияние стрептококкового пирогенного экзотоксина B на патогенез Streptococcus pyogenes» . Журнал Формозской медицинской ассоциации . 107 (9): 677–85. дои : 10.1016/S0929-6646(08)60112-6 . ПМИД 18796357 .

[:8-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Нельсон, Дэниел С.; Гарбе, Джулия; Коллин, Маттиас (2011). «Цистеиновая протеиназа SpeB из Streptococcus pyogenes – мощный модификатор иммунологически важных белков хозяина и бактерий» . Биологическая химия . 392 (12): 1077–88. дои : 10.1515/BC.2011.208 . ПМИД 22050223 . S2CID 207441558 .

[:4-6] Перейти обратно: ^а ^б Броснахэн, Аманда Дж.; Шливерт, Патрик М. (1 декабря 2011 г.). «Передача сигнала снаружи внутрь грамположительного бактериального суперантигена вызывает синдром токсического шока» . Журнал ФЭБС . 278 (23): 4649–4667. дои : 10.1111/j.1742-4658.2011.08151.x . ISSN 1742-4658 . ПМК 3165073 . ПМИД 21535475 .

[Li1999-7] Перейти обратно: ^а ^б Хунмин Ли; Андреа Ллера; Эмилио Л. Мальчиоди; Рой А. Мариуцца (1999). «Структурные основы активации Т-клеток суперантигенами». Ежегодный обзор иммунологии . 17 (1): 435–466. doi : 10.1146/annurev.immunol.17.1.435 . ПМИД 10358765 .

[Tortora2013-8] Тортора, Жерар; Функе, Берделл; Кейс, Кристина (2013). Микробиология (11-е изд.). Пирсон. п. 439.

[knoll-9] Нёлль Х., Срамек Дж., Врбова К., Герлах Д., Райхардт В., Кёлер В. (декабрь 1991 г.). «Скарлатина и виды эритрогенных токсинов, продуцируемых инфицирующими штаммами стрептококков». Централбл Бактериол . 276 (1): 94–106. дои : 10.1016/s0934-8840(11)80223-9 . ПМИД 1789905 .

[McShan-Serine_tRNA-10] МакШан, WM; Тан, Ю.Ф.; Ферретти, Джей-Джей (1997). «Бактериофаг Т12 Streptococcus pyogenes интегрируется в ген, кодирующий сериновую тРНК» . Молекулярная микробиология . 23 (4): 719–28. дои : 10.1046/j.1365-2958.1997.2591616.x . ПМИД 9157243 .

[:7-11] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кэрролл, Ронан К.; Массер, Джеймс М. (1 августа 2011 г.). «От транскрипции к активации: как стрептококк группы А, плотоядный патоген, регулирует выработку цистеиновой протеазы SpeB» . Молекулярная микробиология . 81 (3): 588–601. дои : 10.1111/j.1365-2958.2011.07709.x . ISSN 1365-2958 . ПМИД 21707787 .

[:6-12] Перейти обратно: ^а ^б ^с Нельсон, Дэниел С.; Гарбе, Джулия; Коллин, Маттиас (1 декабря 2011 г.). «Цистеиновая протеиназа SpeB из Streptococcus pyogenes - мощный модификатор иммунологически важных белков хозяина и бактерий» . Биологическая химия . 392 (12): 1077–1088. дои : 10.1515/BC.2011.208 . ISSN 1437-4315 . ПМИД 22050223 . S2CID 207441558 .

[TFD-13] «Пироген (определение)» . Бесплатный словарь .

[:2-14] Перейти обратно: ^а ^б Чианг-Ни, Чуан; Ву, Цзюнн-Джонг (2008). «Влияние стрептококкового пирогенного экзотоксина B на патогенез Streptococcus pyogenes» . Журнал Формозской медицинской ассоциации . 107 (9): 677–685. дои : 10.1016/s0929-6646(08) 60112-6 ПМИД 18796357 .

[Boyd2012-15] Бойд, Э. Фидельма (2012). «Кодируемые бактериофагом бактериальные факторы вирулентности и взаимодействие фага и острова патогенности». В Шибальском, Малгожата Лобочка и Вацлав Т. (ред.). Глава 4. Факторы вирулентности бактерий, кодируемые бактериофагами, и взаимодействие фага и острова патогенности . Бактериофаги, Часть А. Том. 82. С. 91–118. дои : 10.1016/b978-0-12-394621-8.00014-5 . ISBN 9780123946218 . ПМИД 22420852 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]