Компетентность, стимулирующая пептид
 | Эта статья может быть слишком технической для большинства читателей, чтобы понять . ( Январь 2024 г. ) |
Компетентность, стимулирующая пептид (CSP), химический мессенджер, помогающий кворум , существует, существует во многих бактериальных родах. Бактериальная трансформация дезоксирибонуклеиновых кислот ( ДНК ) обусловлена чувствительным кворумом CSP. [ 1 ]
Пептиды, стимулирующие компетентность, представляют собой подмножество белков, которые способствуют чувствительности кворума в многочисленных бактериальных родах, включая Streptococcus и Bacillus . Ощущение кворума способствует регуляции специфических экспрессии генов в ответ на колебания плотности клеточной популяции. Streptococcus pneumoniae, высоко изучаемые грамположительные бактерии , способны к кворуму для определения кворума и могут высвобождать автоматические индукторы, химические сигналы, которые увеличиваются как концентрация на основе плотности. Компетентность, стимулирующие пептид, являются частью уникальной формы регуляции, связанной с обработкой ДНК. Форма обработки ДНК начинается резко и в то же время во всех клетках, когда в постоянно или экспоненциально растущей культуре, а затем рост быстро уменьшается после примерно 12 минут экспоненциального роста.
Фон
[ редактировать ]Компетентность - это способность бактерий извлекать фрагменты ДНК из окружающей среды и интегрировать их в их хромосому. Компетентность, стимулирующие пептиды (CSP), представляют собой 17-аминокислотный сигнальный пептид-триггеры, вызывающий чувствительность кворума, которое помогает компетентности, образованию биопленки и вирулентности . Склонность S. pneumoniae стать компетентным имеет решающее значение для развития бактерии устойчивости к антибиотикам. [ 2 ]
Значительная доля клеток в культуре видов, чье появление компетентности было изучено, показывает, что конкретные условия роста (Ex. Условия ограничения роста) привели к развитию компетентности. S. pneumonia уникальна в том смысле, что практически все клетки культуры развивают способность стать компетентным одновременно. Плотность, которую клетки достигли во время экспоненциального роста, играет роль в определении, когда компетентность запускается. Этот период компетенции длится только в течение короткого периода времени, и исследования показывают, что это не влияет на темпы роста культуры. [ 3 ] Существует две основные группы специфичности, на которые S. pneumoniae можно разделить на основе сигнала CSP, который они производят, и их совместимых рецепторов. Сигнал CSP1 принимается рецептором COMD1, а сигнал CSP2 получает COMD2. [ 2 ]
Физиология и биохимия
[ редактировать ]Streptococcus pneumoniae является одним из в основном высоко изученных бактериальных видов, содержащих CSP, хотя другие роды и виды также используют гормоноподобный белок. [ 1 ] [ 4 ] [ 5 ] Вариации в структуре, [ 6 ] Специфичность рецептора и последовательность кодонов встречается даже между различными штаммами одного и того же вида. Тем не менее, гомология между CSP сохраняет единый отрицательно заряженный N-конце, остаток аргинина в третьем положении (C3) и положительно заряженный C-конце. Специфичность рецептора сигнала демонстрируется у стрептококковых видов посредством взаимосвязи между сигналами CSP1 и CSP2, и рецепторами COMD1 и COMD2. Изменения специфичности и состава рецепторов могут быть оценены на основе ядерного магнитного резонанса ( ЯМР ). спектроскопического анализа [ 2 ]
Показано, что изменения в структуре сигналов CSP, таких как CSP1 и CSP2, ингибируют клеточный ответ на эти пептиды, что часто приводит к снижению продукции биопленки. [ 7 ] Замена первого остатка глутамата в CSP1 ингибирует активацию рецепторов генов компетентности, а гидрофобные области на молекуле CSP1 играют ключевую роль в эффективном связывании COMD1 и COM2. [ 8 ] Межвидовые взаимодействия между биопленками, продуцирующими организмы, индуцируют высвобождение химических сигналов, которые ингибируют связывание или активацию рецептора в процессах стимулирования компетенции. [ 9 ]
Инициирование трансформации ДНК начинается, поскольку пороговая концентрация CSP встречается в бактериальной клетке. Клеточная плотность пропорциональна концентрации CSP. После встречи с пороговой концентрацией трансмембранные гистидинкиназы активируются посредством связывания соответствующих пептидов. Белки регулятора, в свою очередь, фосфорилируются активированными киназами, тем самым вызывая экспрессию гена компетенции. Такие гены продуцируют белки, ответственные за индукцию трансформации ДНК. [ 10 ]
Последствия для здоровья и промышленности
[ редактировать ]Бактерии для чувствительности кворума в микробиоме человека ответственны за многие заболевания, включая синусит , [ 11 ] Отит среда [ 11 ] [ 12 ] Пневмония , [ 11 ] Бактериемия, [ 13 ] Остеомиелит , септический артрит, менингит . [ 14 ] Только в Соединенных Штатах наблюдается число смерти> 22 000 в год, отслеживающее обратно в этот патоген. [ 15 ] S. pneumoniae использует компетентность, стимулирующую пептид и кворум, чтобы инициировать его атаку, установить инфекцию и развивать гены устойчивости к антибиотикам. Общая компетентность, стимулирующая пептид, позволяет S. pneumoniae инициировать более проницательную атаку на человека.
В настоящее время в здравоохранении и промышленности центр исследований по объяснению и перехвату региона компетентности в S. pneumoniae. Цель состоит в том, чтобы ограничить связь клеточной клетки надеждами ослабления инфекционности S. pneumoniae . [ 16 ] Ингибирование компетенции, стимулирующего пептид, показывает потенциал как способ борьбы с пневмококковыми инфекциями. [ 15 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный Suntharalingam, Prashant; Cvitkovitch, Dennis G. (январь 2005 г.). «Ощущение кворума в образовании биопленки Streptococcal» . Тенденции в микробиологии . 13 (1): 3–6. doi : 10.1016/j.tim.2004.11.009 . ISSN 0966-842X . PMID 15639624 .
- ^ Jump up to: а беременный в Ян, Йифанг; Корнилеску, Габриэль; Tal-Gan, Yftah (2018-09-11). «Структурная характеристика аналогов, стимулирующих компетенцию пептидов, выявляет ключевые особенности связывания рецептора COMD1 и COMD2 в Streptococcus pneumoniae» . Биохимия . 57 (36): 5359–5369. doi : 10.1021/acs.biochem.8b00653 . ISSN 0006-2960 . PMC 6145841 . PMID 30125091 .
- ^ Моррисон, да; Бейкер, MF (ноябрь 1979 г.). «Компетентность к генетической трансформации в пневмококке зависит от синтеза небольшого набора белков» . Природа . 282 (5735): 215–217. Bibcode : 1979natur.282..215m . doi : 10.1038/282215A0 . ISSN 1476-4687 . PMID 40135 . S2CID 4322312 .
- ^ Джонсборг, Ола; Кристиансен, по Евгену; Blomqvist, Trinelise; Ховарштейн, Лейв Сигве (март 2006 г.). «Гидрофобный пластырь в компетентном стимулирующем пептиде, пневмококковой компетентности, необходим для специфичности и биологической активности» . Журнал бактериологии . 188 (5): 1744–1749. doi : 10.1128/jb.188.5.1744-1749.2006 . ISSN 0021-9193 . PMC 1426553 . PMID 16484185 .
- ^ Бикаш, Чоудхури Райхан; Хэмри, Салли Р.; Tal-Gan, Yftah (2018-09-14). «Структурно-активные отношения компетентности, стимулирующего пептид в Streptococcus mutans, выявляют мотивы, критические для распознавания мембранной протеазы SEPM и активации рецептора COMD» . ACS заразительные заболевания . 4 (9): 1385–1394. doi : 10.1021/acsinfecdis.8b00115 . ISSN 2373-8227 . PMC 6138527 . PMID 29990430 .
- ^ «Компетентность, стимулирующая белок - структура - NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 2023-10-21 .
- ^ Лемме, Андре; Грёбе, Лотар; Рек, Майкл; Томаш, Юрген; Вагнер-Дёблер, Ирен (2011-04-15). «Анализ специфического транскриптома в субпопуляции транскриптома индуцированного компетентностью Streptococcus mutans» . Журнал бактериологии . 193 (8): 1863–1877. doi : 10.1128/jb.01363-10 . ISSN 0021-9193 . PMC 3133041 . PMID 21317319 .
- ^ Ян, Йифанг; ТАЛ-ГАН, YFTAH (август 2019 г.). «Изучение компетентности, стимулирующих пептидные (CSP) N-концевые требования для эффективной активации COMD-рецептора в группе Streptococcus pneumoniae» . Биоорганическая химия . 89 : 102987. DOI : 10.1016/j.bioorg.2019.102987 . PMC 6656601 . PMID 31132605 .
- ^ Тамура, с.; Yonezawa, H.; Motegi, M.; Накао, Р.; Йонда, с.; Watanabe, H.; Yamazaki, T.; Сенпуку, Х. (апрель 2009 г.). «Ингибирование влияния стриптококка Salivarius на компетентно-стимулирующие пептид-зависимые биопленки с помощью Streptococcus mutans» . Пероральная микробиология и иммунология . 24 (2): 152–161. doi : 10.1111/j.1399-302x.2008.00489.x . ISSN 0902-0055 . PMID 19239643 .
- ^ Ян, Йифанг; Корнилеску, Габриэль; Tal-Gan, Yftah (2018-09-11). «Структурная характеристика аналогов, стимулирующих компетенцию пептидов, выявляет ключевые особенности связывания рецептора COMD1 и COMD2 в Streptococcus pneumoniae» . Биохимия . 57 (36): 5359–5369. doi : 10.1021/acs.biochem.8b00653 . ISSN 0006-2960 . PMC 6145841 . PMID 30125091 .
- ^ Jump up to: а беременный в Гаудин, Джули; Thayalakulasingam, Theepha (2023-09-07). «Инвазивное пневмококковое заболевание и Covid-19 с острой средой отита и дефектом Tympani Tympani» . Cureus . 15 (9): E44869. doi : 10.7759/cureus.44869 . ISSN 2168-8184 . PMC 10560565 . PMID 37814724 .
- ^ Хорхат, Ралука; Хорхат, Флорин-Раул; Мокану, Валерия (2021). «Связана ли устойчивость к мультирагам в среде острого отита со Streptococcus pneumoniae с более тяжелым заболеванием?» Полем Медицинские принципы и практика . 30 (6): 571–578. doi : 10.1159/000518720 . ISSN 1011-7571 . PMC 8739848 . PMID 34348311 .
- ^ де Лиу, Мишель М; Kuipers, Remko S (апрель 2021 г.). «Сердечно -сосудистые осложнения Streptococcus pneumoniae бактериемии» . Отчеты о дел BMJ . 14 (4): E240341. doi : 10.1136/bcr-2020-240341 . ISSN 1757-790x . PMC 8030674 . PMID 33827874 .
- ^ Winegarner, James H; Витткопп, Джеффри (2020-05-24). «Streptococcus pneumoniae менингит, связанный с безрецептурным синусовым оросом» . Cureus . 12 (5): E8258. doi : 10.7759/cureus.8258 . ISSN 2168-8184 . PMC 7313434 . PMID 32596076 .
- ^ Jump up to: а беременный Коирала, бималь; Лин, Цзингжун; Лау, Джи В.; Tal-Gan, Yftah (2018-11-16). «Разработка доминирующего негативного стимулирующего пептида (DNCSP), который ослабляет инфекционность Streptococcus pneumoniae в мышиной модели острой пневмонии» . Химбиохим . 19 (22): 2380–2386. doi : 10.1002/cbic.201800505 . ISSN 1439-4227 . PMC 6251734 . PMID 30211457 .
- ^ Ян, Йифанг; Лин, Цзингжун; Харрингтон, Энтони; Корнилеску, Габриэль; Лау, Джи В.; ТАЛ-ГАН, Ифта (2020-01-21). «Проектирование циклической компетентно-стимулирующей пептидные пептидные (CSP) аналоги с активностью ингибирования кворум-чувствительности к кворум в Streptococcus pneumoniae» . Труды Национальной академии наук . 117 (3): 1689–1699. Bibcode : 2020pnas..117.1689y . doi : 10.1073/pnas.1915812117 . ISSN 0027-8424 . PMC 6983377 . PMID 31915298 .