Войти
Суперсемейство токсина RTX представляет собой группу цитолизинов и цитотоксины, продуцируемые бактериями. Известно более 1000 членов с различными функциями. Семейство RTX определяется двумя общими чертами: характерными повторами в последовательностях белка токсина и внеклеточной секрецией системами секреции типа I (T1SS). Название RTX (повторы в токсине) относится к богатым глицином и аспартатным повторам, расположенным на С-конце белков токсина, которые облегчают экспорт с помощью выделенный T1SS, закодированный в опероне rtx .
Белки RTX варьируются от 40 до размером более 600 кДа и все содержат глицин, расположенный на С-конце, и богатые аспартатом повторяющиеся последовательности из девяти аминокислот. Повторы содержат общую структуру последовательности [GGXGXDX [L / I / V / W / Y / F] X] (где X представляет собой любую аминокислоту), но количество повторов варьируется в пределах членов семейства белков RTX. Эти консенсусные области функционируют как сайты для связывания Са, которые способствуют сворачиванию белка RTX после экспорта через АТФ -опосредованную систему секреции типа 1 (T1SS). Большинство белков T1SS кодируются в опероне rtx . Белки T1SS образуют непрерывный канал, охватывающий как внутреннюю мембрану (IM), так и внешнюю мембрану (OM) бактериальной клетки, предотвращая воздействие токсина RTX на периплазматическое пространство (между IM и OM). Компоненты системы секреции типа 1 включают: транспортер ABC (TC # 3.A.1), слитый с мембраной белок (MFP; TC # 8.A.1) и белок внешней мембраны (OMF; ТК № 1.Б.17). OMF часто кодируется вне оперона rtx, поскольку он может выполнять несколько функций внутри ячейки. В Escherichia coli, Pasteurella haemolytica и Vibrio cholerae TolC функционирует как OMP в экспорте токсина T1SS RTX. В каждом случае ген tolC расположен вне оперона rtx и кодирует консервативный многофункциональный белок. Во время транспортировки T1SS распознает C-концевые повторы токсина RTX, и C-конец сначала переносится по каналу.
Общий кластер генов rtx кодирует три типа белков: токсин RTX, RTX активация ацилтрансферазы и белков T1SS. Токсин неактивен до посттрансляционной модификации цис-кодируемым активатором токсина RTX, что обычно происходит внутри клетки-мишени. Активирующая RTX ацилтрансфераза катализирует присоединение ацил-связанных жирных кислот к внутренним остаткам лизина внутри токсина RTX. Эта модификация требуется для всех токсинов RTX; однако его точная функция в отношении токсичности RTX не изучена. Члены семейства токсинов RTX обладают большим набором функций и, как правило, множеством функциональных доменов. Порообразование - единственная известная общая функция цитотоксинов RTX, и поры обычно являются катион-селективными, обеспечивая приток Са в клетки-мишени.
Члены суперсемейства RTX (RTX (TC # 1.C. 11); HrpZ (TC # 1.C.56) и CCT (TC # 1.C.57)) содержат повторяющиеся последовательности, которые также встречаются в автотранспортерах (например, 1.B.12.10.1 и 1.B.40.1..2), а также TolA (2.C.1.2.1). Эти домены, вероятно, опосредуют белок-белковые взаимодействия.
На основании биоинформатического и филогенетического анализа база данных классификации транспортеров делит суперсемейство RTX-токсинов на 3 различных семейства гомологов:
Токсины RTX первоначально были разделены на гемолизины и. Однако доказательства показали лейкотоксическую активность гемолизинов, что привело к реклассификации подгрупп токсинов RTX на два семейства: порообразующие лейкотоксины (семейство токсинов RTX, 1.C.11.1.1 ) и токсины MARTX (семейство CCT, 1.C.57.3.4 ) (многофункциональная автообработка токсинов RTX). Токсины MARTX намного крупнее токсинов RTX и экспортируются модифицированными системами секреции типа 1, содержащими дополнительный ABC-транспортер.
RTX- Семейство токсинов (TC # 1.C.11 ) (подсемейство суперсемейства RTX-токсинов) представляет собой большое семейство мультидоменных грамотрицательных бактериальных порообразующих экзотоксинов. Они выделяются бактериями и после обработки вставляются в мембраны клеток животных. Они оказывают как типовые, так и видоспецифические эффекты (например, лейкотоксин M. haemolytica взаимодействует только с альвеолярными макрофагами, нейтрофилами и лимфоцитами жвачных животных и, как полагают, способствует размножению бактерий, убивая эти клетки или выводя их из строя). Эти токсины распознают белковые рецепторы, такие как β 2 -интегрины, образуют поры при высоких концентрациях и вызывают разрыв клеток по механизмам, которые не совсем понятны. Считается, что в формировании пор участвуют три трансмембранных домена, которые в белке HlyA E. coli (TC # 1.C.11.1.3 ) находятся в остатках 299-319, 361-381 и 383-403.. Однако при низких сублитических концентрациях лейкотоксин (TC # 1.C.11.1.1 ) вызывает активацию нейтрофилов, выработку воспалительных цитокинов, дегрануляцию, образование свободных от кислорода радикалы и морфологические изменения, соответствующие апоптозу.
С-концевой домен токсина аденилатциклазы (ACT или CyaA; TC # 1.C.11.1.4 ) Bordetella pertussis образует небольшой катион-селективный канал, нарушающий барьер проницаемости. Этот канал, вероятно, доставляет N-концевую аденилатциклазу в цитоплазму клетки-хозяина. Мутации в остатках амфипатической α-спирали (Glu509 и Glu516) в порообразующем домене блокируют транслокацию аденилатциклазы и модулируют катионную селективность мембранного канала. ACT не использует белковый рецептор и вставляется в липосомы. Фосфатидилэтаноламин и холестерин стимулируют введение АКТ. ACT также способствует липидному флип-флопу, предполагая, что ACT образует транс-бислойные неламеллярные липидные структуры, когда он вставляется в мембрану. CyaA может образовывать два разных типа пороподобных структур в зависимости от ориентации мембранного потенциала и pH.
Обобщенная транспортная реакция, предложенная для членов RTX-токсина. семейство:
Токсины RTX продуцируются различными грамотрицательными бактериями. Продукция токсина RTX и гены rtx были обнаружены у многих родов бактерий, включая Escherichia, Proteus и Bordetella. Члены семейства Pasteurellaceae также продуцируют токсины RTX. Род Vibrio, включающий V. cholerae и V. vulnificus, продуцирует токсины MARTX, другой класс белков RTX.
токсины RTX были обнаружены во многих штаммах патогенных E. coli. Прототипный токсин RTX, α-гемолизин (HlyA; TC # 1.C.11.1.3 ), является распространенным фактором вирулентности в уропатогенной E. coli (UPEC), основная причина инфекций мочевыводящих путей. Оперон hly кодирует токсин RTX (HlyA), белок активации HlyA HlyC (ацилтрансфераза ; TC # 9.A.40.1.1 ) и два белка T1SS техника. Hyl T1SS включает транспортер ABC HlyB (TC # 3.A.1.109.1 ), мембранный слитый белок HlyD (TC # 8.A.1.3.1 ) и белок внешней мембраны TolC (TC # 1.B.17.1.1 ). В то время как гены hlyB и hlyD расположены внутри оперона hly, TolC представляет собой многофункциональный белок, кодируемый вне оперона hly.
Энтерогеморрагическая Escherichia coli (EHEC) также продуцирует токсин RTX. Гемолизин EHEC (EHEC-Hly) был обнаружен в серотипе EHEC O157: H7. Оперон EHEC-Hly содержит четыре гомолога E. coli hly : EHEC-hlyA, EHEC-hlyC, EHEC-hlyB и EHEC-hlyD. Шига-токсины (Stx) являются основными факторами вирулентности в энтерогеморрагической кишечной палочке, но EHEC продуцирует несколько других факторов вирулентности, способных повредить эндотелий сосудов при инфекциях EHEC. EHEC-Hly экспрессируется в многочисленных серогруппах EHEC, которые, как известно, вызывают тяжелые инфекции у людей. EHEC-Hly транспортируется внутри EHEC-секретируемых везикул внешней мембраны (OMV) in vitro. Этот вид транспорта увеличивает вирулентность, помогая доставке EHEC-Hly к клеткам-мишеням.
Токсины RTX в бактериях Vibrio представляют собой раннее открытие в исследованиях токсинов RTX, но были обнаружены совсем недавно. Было обнаружено, что они принадлежат к отдельному классу токсинов RTX, называемых токсинами MARTX. В Vibrio cholerae ген martx кодирует шесть белков: токсин MARTX (RtxA), ацилтрансферазу (RtxC), слитый с мембраной белок (RtxD), два ABC-переносчика (RtxB и RtxE) и один белок. с неизвестной функцией. RtxA представляет собой фактор вирулентности, участвующий в холере, который способствует колонизации V. cholerae тонкой кишки. RtxA вызывает разрушение актина цитоскелета в клетках-хозяевах за счет модификации G-актина и разрушения Rho GTPases. Токсин содержит четыре функциональных домена: домен сшивки актина (ACD), Rho-инактивирующий домен (RID), домен цистеиновой протеазы (CPD) и αβ-гидролазу. При инфекции V. cholerae CPD связывается с гексакисфосфатом инозита (InsP 6, фитиновая кислота) внутри эукариотических клеток-хозяев. Это связывание активирует автопротеолитический CPD, который расщепляет белок MARTX на более мелкие независимые белки, каждый из которых содержит только один из эффекторных доменов ACD, RID и αβ-гидролазу. Это позволяет каждому эффектору действовать независимо внутри клетки-хозяина, это увеличивает эффекты RtxA, поскольку ACD и RID функционируют в разных местах внутри клетки. ACD связывает мономерный G-актин в цитозоле клетки-хозяина, предотвращая образование актиновых микрофиламентов, основного компонента цитоскелета. RID инактивирует связанные с мембраной Rho-GTPases, которые являются регуляторами образования цитоскелета.
токсин аденилатциклазы (ACT или CyaA) является основным фактором вирулентности у Bordetella pertussis. CyaA - это многофункциональный токсин семейства RTX, который нацелен на миелоидные фагоциты, нарушая врожденный иммунный ответ и способствуя колонизации B. pertussis. Оперон cyaA кодирует пять белков CyaA (токсин RTX), CyaC (белок активации CyaA) и три белка T1SS: CyaB (переносчик ABC), CyaD (белок слияния мембран) и CyaE (белок внешней мембраны). Белок CyaA содержит домен аденилатциклазы (домен AC) и гемолитический / цитолитический домен. Гемолитическая функция формирует поры в клетках-мишенях, а цитолитическая функция увеличивает внутриклеточный Са и цАМФ. В клетках-хозяевах, экспрессирующих рецептор интегрина CD11b / CD18 (антиген макрофага-1, интегрин α Mβ2), CyaA связывает интегрин α Mβ2, внедряется в клеточную мембрану и инициирует приток Са. Увеличение внутриклеточного Ca позволяет репозиционировать токсин CyaA в цитозоле клетки. Как только домен AC активируется посредством связывания кальмодулина, он начинает преобразовывать цитозольный АТФ в цАМФ, повышая его до цитотоксического уровня.
