Система секреции типа VII

Системы секреции типа VII представляют собой бактериальные системы секреции, впервые обнаруженные у типов Actinomycetota и Bacillota . Бактерии используют такие системы для транспортировки или секреции белков в окружающую среду. ^{[ 1 ]} Бактериальный род Mycobacterium использует системы секреции типа VII (T7SS) для секреции белков через клеточную оболочку . ^{[ 2 ]} Первой обнаруженной системой T7SS была система ESX-1. ^{[ 2 ]}

T7SS изучался как фактор вирулентности, связанный с системой ESX-1 у Mycobacterium Tuberculosis . ^{[ 2 ]} Эти системы секреции часто встречаются у грамположительных бактерий . Системы секреции типа VII необходимы микобактериям из-за их непроницаемой мембраны. ^{[ 3 ]} Локус RD1 или ген секреции типа VII может оказывать литический эффект посредством транспорта ESX-1. ^{[ 4 ]}

Структура

С помощью криогенной электронной микроскопии установлено, что комплекс из двух идентичных субъединиц, образованных из четырех белков, образует структуру системы секреции VII типа у Mycobacterium smegmatis . ^{[ 5 ]} T7SS образует шестисторонний комплекс, который позволяет прикрепляться почти к 165 мембранам. ^{[ 6 ]} Это показывает, насколько сложна система секреции. Комплекс MDA системы секреции типа VII встроен во внутреннюю мембрану. ^{[ 7 ]}

Структура T7SS у микобактерий имеет ширину 28,5 нм и высоту 20 нм. Эта система секреции состоит из следующих компонентов: внутренний EccB5, внешний EccB5, EccC5, внутренний EccD5, внешний EccD5, EccE5 и MycP5. ^{[ 7 ]} Эти компоненты составляют комплекс 2,32- МДа . Этот комплекс связан с внутренней мембраной 165 трансмембранными спиралями. ^{[ 7 ]} Мембрана состоит из тримера димеров . Димеры состоят из одной копии MycP5, EccB5, EccC5, EccE5 и двух копий EccD5. ^{[ 7 ]} Структура MycP5 стабилизирует комплекс. Без комплекса MycP5 копии EccB5 не могут образовывать стабильный треугольный каркас. ^{[ 7 ]} В мембране EccD5 создают бочки, гипотетически заполненные липидами. ^{[ 7 ]} EccC — единственный компонент T7SS, который присутствует у всех видов, имеющих систему секреции типа VII.

Механизм

Основной механизм системы секреции типа VII находится во внутренней мембране. Как только этот основной механизм собран, система секреции типа VII экспортирует остатки альфа-спиральных белков с помощью АТФ-азы. Системы секреции типа VII используют белки из системы белков секреции ESX-1. ^{[ 8 ]} T7SS использует уникальные белки по сравнению с другими системами секреции. ^{[ 8 ]}

Распространение видов

Системы секреции обычно встречаются у грамположительных бактерий и микобактерий . У грамотрицательных бактерий также существует система, называемая T7SS. ^{[ 4 ]}

У грамотрицательных бактерий наблюдалась система секреции, подобная типу VII. Она известна как фимбрии-шапероны . Эта система помогает грамотрицательным бактериям колонизироваться, образовывать биопленки и вызывать увеличение патогенности бактерий, которые ее используют. Эти системы можно наблюдать, когда гены фимбриального белка (который является неотъемлемой частью формирования пилуса у грамотрицательных бактерий), шаперона (белка) и строительных блоков фимбрий обнаруживаются вместе. ^{[ 9 ]}

Однако система секреции типа VII впервые была обнаружена у фирмикутов и актинобактерий, особенно у Mycobacterium Tuberculosis . ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]} Система секреции типа VII играет важную роль в межбактериальной конкуренции, приобретении питательных веществ и вирулентности у Firmicutes (спорообразующих бактерий). ^{[ 10 ]} Также было замечено, что этот тип системы секреции играет роль в вирулентности и цитотоксичности видов Streptococcus. ^{[ 12 ]}

Эта система использует разные белки для функционирования у разных видов. Система меняется и производит варианты внутри каждого нового вида. Эти варианты системы идентифицируются на основе конца EssC-C и других связанных эффекторов . Варианты наблюдались у следующих видов: 4 варианта у стрептококка группы B и золотистого стафилококка и 7 вариантов у Listeria monocytogenes . ^{[ 10 ]} Этот тип системы секреции также обеспечивает пути жизненно важных функций клеток. Микобактерии имеют непроницаемые клеточные мембраны, T7SS пропускает субстраты, что делает систему секреции типа VII (также известной как ESX) необходимой для роста и вирулентности микобактерий. ^{[ 3 ]}

Роль в вирулентности

T7SS играет роль в вирулентности микобактерий. Нарушение генов, кодирующих T7SS, называемых локусом RD1, приводит к потере функции секреторного аппарата. ^{[ 13 ]} Гены, необходимые для транспорта ESX-1, также были обнаружены за пределами локуса RD1. ^{[ 14 ]} Это означает, что для транспорта белков требуется множество генов, и нарушение этих генов приводит к потере функции систем секреции. ^{[ 14 ]} Система ESX-1 секретирует полипептиды, вызывающие литический эффект, хотя конкретный полипептид неизвестен. Расширенная область RD1 (extRD1) выражает мембранолитическую активность микобактерий. Гены extRD1 необходимы для активности гемолиза. ^{[ 15 ]} Генетические изменения в системе ESX-1 приводят к потере секреторной активности. В моделях инфекции это приводит к потере вирулентности. ^{[ 14 ]}

Ссылки

^ Спенсер Б.Л., Доран К.С. (июль 2022 г.). «Развивающееся понимание системы секреции типа VII у грамположительных бактерий» . ПЛОС Патогены . 18 (7): e1010680. дои : 10.1371/journal.ppat.1010680 . ПМЦ 9333272 . ПМИД 35901012 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Хубен Е.Н., Коротков К.В., Биттер В. (август 2014 г.). «Возьмем пять систем секреции микобактерий VII типа» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . Транспортировка и секреция белков у бактерий. 1843 (8): 1707–1716. дои : 10.1016/j.bbamcr.2013.11.003 . ПМИД 24263244 .
^ Jump up to: ^а ^б Бекхэм К.С., Чиккарелли Л., Бундук С.М., Мертенс Х.Д., Уммельс Р., Лугмайр В. и др. (апрель 2017 г.). «Структура мембранного комплекса системы секреции микобактерии ESX-5 типа VII методом одночастичного анализа» . Природная микробиология . 2 (6): 17047. doi : 10.1038/nmicrobiol.2017.47 . hdl : 1871.1/350ffd47-20da-4c24-8b09-ce4ce2872e69 . ПМИД 28394313 . S2CID 10602253 .
^ Jump up to: ^а ^б Фамелис Н., Ривера-Кальсада А., Деглиеспости Г., Вингендер М., Митрах Н., Скехель Дж.М. и др. (декабрь 2019 г.). «Архитектура системы секреции микобактерий VII типа» . Природа . 576 (7786): 321–325. Бибкод : 2019Natur.576..321F . дои : 10.1038/s41586-019-1633-1 . ПМЦ 6914368 . ПМИД 31597161 .
^ Фамелис Н., Ривера-Кальсада А., Деглиеспости Г., Вингендер М., Митрах Н., Скехель Дж.М. и др. (декабрь 2019 г.). «Архитектура системы секреции микобактерий VII типа» . Природа . 576 (7786): 321–325. Бибкод : 2019Natur.576..321F . дои : 10.1038/s41586-019-1633-1 . ПМЦ 6914368 . ПМИД 31597161 .
^ «Раскрыта структура системы секреции типа VII» . www.cssb-hamburg.de . Проверено 22 октября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Бундук С.М., Фаренкамп Д., Вальд Дж., Уммельс Р., Биттер В., Хубен Э.Н., Марловиц Т.С. (май 2021 г.). «Структура и динамика системы секреции микобактерий VII типа» . Природа . 593 (7859): 445–448. Бибкод : 2021Natur.593..445B . дои : 10.1038/s41586-021-03517-z . ПМК 8131196 . ПМИД 33981042 .
^ Jump up to: ^а ^б Абдалла А.М., Гей ван Питтиус, Н.К., Чемпион П.А., Кокс Дж., Луиринк Дж., Ванденбруке-Граулс К.М. и др. (ноябрь 2007 г.). «Секреция типа VII - микобактерии показывают путь». Обзоры природы. Микробиология . 5 (11): 883–891. дои : 10.1038/nrmicro1773 . ПМИД 17922044 . S2CID 11307957 .
^ Буш А., Ваксман Г. (апрель 2012 г.). «Пути шаперона-проводника: разнообразие и механизм сборки пилуса» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 367 (1592): 1112–1122. дои : 10.1098/rstb.2011.0206 . ПМЦ 3297437 . ПМИД 22411982 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Спенсер Б.Л., Доран К.С. (июль 2022 г.). «Развивающееся понимание системы секреции типа VII у грамположительных бактерий» . ПЛОС Патогены . 18 (7): e1010680. дои : 10.1371/journal.ppat.1010680 . ПМЦ 9333272 . ПМИД 35901012 .
^ Тран Х.Р., Гребенц Д.В., Кляйн Т.А., Уитни Дж.К. (март 2021 г.). «Секреция бактерий типа VII: важный игрок во взаимодействиях хозяин-микроб и микроб-микроб» . Молекулярная микробиология . 115 (3): 478–489. дои : 10.1111/mmi.14680 . ПМИД 33410158 . S2CID 230817692 .
^ Спенсер Б.Л., Так У., Мендонса Х.К., Нагао П.Е., Нидервейс М., Доран К.С. (декабрь 2021 г.). «Система секреции типа VII у стрептококка группы B опосредует цитотоксичность и вирулентность» . ПЛОС Патогены . 17 (12): e1010121. дои : 10.1371/journal.ppat.1010121 . ПМЦ 8675928 . ПМИД 34871327 .
^ Льюис К.Н., Ляо Р., Гуинн К.М., Хики М.Дж., Смит С., Бер М.А., Шерман Д.Р. (январь 2003 г.). «Удаление RD1 из Mycobacterium Tuberculosis имитирует ослабление бациллы Кальметта-Герена» . Журнал инфекционных болезней . 187 (1): 117–23. дои : 10.1086/345862 . ПМЦ 1458498 . ПМИД 12508154 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Кеннеди GM, Hooley GC, Чемпион MM, Mba Medie F, Чемпион PA (май 2014 г.). «Новый локус ESX-1 показывает, что связанные с поверхностью субстраты ESX-1 опосредуют вирулентность Mycobacterium marinum» . Журнал бактериологии . 196 (10): 1877–1888. дои : 10.1128/JB.01502-14 . ПМК 4011007 . ПМИД 24610712 .
^ Тран Х.Р., Гребенц Д.В., Кляйн Т.А., Уитни Дж.К. (март 2021 г.). «Секреция бактерий типа VII: важный игрок во взаимодействиях хозяин-микроб и микроб-микроб» . Молекулярная микробиология . 115 (3): 478–489. дои : 10.1111/mmi.14680 . ПМИД 33410158 . S2CID 230817692 .

[:02-1] Спенсер Б.Л., Доран К.С. (июль 2022 г.). «Развивающееся понимание системы секреции типа VII у грамположительных бактерий» . ПЛОС Патогены . 18 (7): e1010680. дои : 10.1371/journal.ppat.1010680 . ПМЦ 9333272 . ПМИД 35901012 .

[:1-2] Jump up to: ^а ^б ^с Хубен Е.Н., Коротков К.В., Биттер В. (август 2014 г.). «Возьмем пять систем секреции микобактерий VII типа» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . Транспортировка и секреция белков у бактерий. 1843 (8): 1707–1716. дои : 10.1016/j.bbamcr.2013.11.003 . ПМИД 24263244 .

[:2-3] Jump up to: ^а ^б Бекхэм К.С., Чиккарелли Л., Бундук С.М., Мертенс Х.Д., Уммельс Р., Лугмайр В. и др. (апрель 2017 г.). «Структура мембранного комплекса системы секреции микобактерии ESX-5 типа VII методом одночастичного анализа» . Природная микробиология . 2 (6): 17047. doi : 10.1038/nmicrobiol.2017.47 . hdl : 1871.1/350ffd47-20da-4c24-8b09-ce4ce2872e69 . ПМИД 28394313 . S2CID 10602253 .

[:5-4] Jump up to: ^а ^б Фамелис Н., Ривера-Кальсада А., Деглиеспости Г., Вингендер М., Митрах Н., Скехель Дж.М. и др. (декабрь 2019 г.). «Архитектура системы секреции микобактерий VII типа» . Природа . 576 (7786): 321–325. Бибкод : 2019Natur.576..321F . дои : 10.1038/s41586-019-1633-1 . ПМЦ 6914368 . ПМИД 31597161 .

[5] Фамелис Н., Ривера-Кальсада А., Деглиеспости Г., Вингендер М., Митрах Н., Скехель Дж.М. и др. (декабрь 2019 г.). «Архитектура системы секреции микобактерий VII типа» . Природа . 576 (7786): 321–325. Бибкод : 2019Natur.576..321F . дои : 10.1038/s41586-019-1633-1 . ПМЦ 6914368 . ПМИД 31597161 .

[6] «Раскрыта структура системы секреции типа VII» . www.cssb-hamburg.de . Проверено 22 октября 2022 г.

[:4-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Бундук С.М., Фаренкамп Д., Вальд Дж., Уммельс Р., Биттер В., Хубен Э.Н., Марловиц Т.С. (май 2021 г.). «Структура и динамика системы секреции микобактерий VII типа» . Природа . 593 (7859): 445–448. Бибкод : 2021Natur.593..445B . дои : 10.1038/s41586-021-03517-z . ПМК 8131196 . ПМИД 33981042 .

[:52-8] Jump up to: ^а ^б Абдалла А.М., Гей ван Питтиус, Н.К., Чемпион П.А., Кокс Дж., Луиринк Дж., Ванденбруке-Граулс К.М. и др. (ноябрь 2007 г.). «Секреция типа VII - микобактерии показывают путь». Обзоры природы. Микробиология . 5 (11): 883–891. дои : 10.1038/nrmicro1773 . ПМИД 17922044 . S2CID 11307957 .

[9] Буш А., Ваксман Г. (апрель 2012 г.). «Пути шаперона-проводника: разнообразие и механизм сборки пилуса» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 367 (1592): 1112–1122. дои : 10.1098/rstb.2011.0206 . ПМЦ 3297437 . ПМИД 22411982 .

[:0-10] Jump up to: ^а ^б ^с Спенсер Б.Л., Доран К.С. (июль 2022 г.). «Развивающееся понимание системы секреции типа VII у грамположительных бактерий» . ПЛОС Патогены . 18 (7): e1010680. дои : 10.1371/journal.ppat.1010680 . ПМЦ 9333272 . ПМИД 35901012 .

[:6-11] Тран Х.Р., Гребенц Д.В., Кляйн Т.А., Уитни Дж.К. (март 2021 г.). «Секреция бактерий типа VII: важный игрок во взаимодействиях хозяин-микроб и микроб-микроб» . Молекулярная микробиология . 115 (3): 478–489. дои : 10.1111/mmi.14680 . ПМИД 33410158 . S2CID 230817692 .

[12] Спенсер Б.Л., Так У., Мендонса Х.К., Нагао П.Е., Нидервейс М., Доран К.С. (декабрь 2021 г.). «Система секреции типа VII у стрептококка группы B опосредует цитотоксичность и вирулентность» . ПЛОС Патогены . 17 (12): e1010121. дои : 10.1371/journal.ppat.1010121 . ПМЦ 8675928 . ПМИД 34871327 .

[pmid12508154-13] Льюис К.Н., Ляо Р., Гуинн К.М., Хики М.Дж., Смит С., Бер М.А., Шерман Д.Р. (январь 2003 г.). «Удаление RD1 из Mycobacterium Tuberculosis имитирует ослабление бациллы Кальметта-Герена» . Журнал инфекционных болезней . 187 (1): 117–23. дои : 10.1086/345862 . ПМЦ 1458498 . ПМИД 12508154 .

[:3-14] Jump up to: ^а ^б ^с Кеннеди GM, Hooley GC, Чемпион MM, Mba Medie F, Чемпион PA (май 2014 г.). «Новый локус ESX-1 показывает, что связанные с поверхностью субстраты ESX-1 опосредуют вирулентность Mycobacterium marinum» . Журнал бактериологии . 196 (10): 1877–1888. дои : 10.1128/JB.01502-14 . ПМК 4011007 . ПМИД 24610712 .

[:62-15] Тран Х.Р., Гребенц Д.В., Кляйн Т.А., Уитни Дж.К. (март 2021 г.). «Секреция бактерий типа VII: важный игрок во взаимодействиях хозяин-микроб и микроб-микроб» . Молекулярная микробиология . 115 (3): 478–489. дои : 10.1111/mmi.14680 . ПМИД 33410158 . S2CID 230817692 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]