Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Цитолетальный растягивающий токсин
PDB-белок 1sr4 (HdCDT) .jpg
Кристаллическая структура полностью собранного цитолетального расширяющегося токсина Haemophilus ducreyi
Идентификаторы
Условное обозначениеCDT
PfamPF03498
Клан пфамCL0066
ИнтерПроIPR003558
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры

Cytolethal надувание токсины (сокращенно CDTs ) представляют собой класс гетеро тримерных токсинов , производимых некоторых грамотрицательных бактерий , которые отображают ДНКазы активности. [1] [2] Эти токсины запускают остановку клеточного цикла G2 / M в определенных клеточных линиях млекопитающих, что приводит к увеличению или увеличению размеров клеток, в честь которых названы эти токсины. [3] Пораженные клетки погибают в результате апоптоза . [1]

Каждый токсин состоит из трех отдельных субъединиц, названных в алфавитном порядке в том порядке, в котором их кодирующие гены появляются в опероне cdt . Цитолетальные раздувающие токсины классифицируются как токсины AB , с активной («A») субъединицей, которая непосредственно повреждает ДНК, и связывающей («B») субъединицей, которая помогает токсину прикрепляться к клеткам-мишеням. CdtB является активной субъединицей и гомологом ДНКазы I млекопитающих , тогда как CdtA и CdtC составляют связывающую субъединицу. [4]

Цитолетальные раздувающие токсины продуцируются грамотрицательными патогенными бактериями типа Proteobacteria . Многие из этих бактерий, включая Shigella dysenteriae , Haemophilus ducreyi и Escherichia coli , заражают людей. Бактерии, продуцирующие CDT, часто постоянно колонизируют своего хозяина. [1]

История [ править ]

Первое зарегистрированное наблюдение токсина, расширяющего цито летальные клетки, было в 1987 г. на патогенном штамме E. coli, изолированном от молодого пациента. [3] В том же году ученые WM Джонсон и Х. Лиор опубликовал журнал статью «Производство Сига токсина и cytolethal надувания токсина (CLDT) по серогруппам Shigella SPP. » В Microbiology Letters . [1] Открытие других бактерий, продуцирующих токсины CDT, продолжается и по сей день.

В 1994 году два ученых, Скотт и Капер, успешно клонировали и секвенировали оперон cdt из другого штамма E. coli , опубликовав свои достижения в книге «Инфекция и иммунитет» . [1] [5] Три обнаруженных гена были обозначены как cdtA , cdtB и cdtC . [5]

В 1997 г. в журнале « Молекулярная микробиология» была опубликована первая из многих статей, в которых показана остановка клеточного цикла G2 / M, вызванная цитолетальным расширяющимся токсином . [1] Исследование было сосредоточено на другом штамме E. coli . За этой статьей последовала публикация в 1999 г. в Infectious Immunity , в которой было продемонстрировано, что CDT H. ducreyi вызывает гибель клеток через апоптоз . Этот вывод был также подтвержден для других токсинов, вызывающих расширение цитофосфата, в последующих исследованиях.

Открытие гомологии с cdtB к млекопитающих ДНКазам I и текущей модели AB для токсина было опубликовано в начале 2000 года [2] [6] Дальнейшие исследования и публикация кристаллических структур для токсинов CDT из двух различных видов продолжают поддерживать эта модель. [1]

Источники [ править ]

Все известные токсины, способствующие расширению цитофлоров, продуцируются грамотрицательными бактериями гамма- и эпсилон- классов типа Proteobacteria . В некоторых случаях бактерии, продуцирующие CDT, являются патогенами человека . К важным с медицинской точки зрения производителям CDT относятся: [1]

  • Haemophilus ducreyi ( шанкроиды )
  • Aggregatibacter actinomycetemcomitans ( пародонтит )
  • Кишечная палочка (различные заболевания)
  • Shigella dysenteriae ( дизентерия )
  • Salmonella enterica серотипа Typhi ( брюшной тиф )
  • Campylobacter upsaliensis ( энтероколит )
  • Campylobacter jejuni (энтероколит)

Бактерии, продуцирующие CDT, часто связаны со слизистыми оболочками, например, в желудке и кишечнике, а также с хроническими инфекциями. Токсины либо секретируются свободно, либо связаны с мембраной бактерий-продуцентов. [1]

Номенклатура [ править ]

Отдельные токсины, расширяющие цито летальные клетки, названы в честь видов бактерий, от которых они выделены. С 2011 года большинство ученых приняли практику размещения первой буквы как рода, так и вида перед названием токсина, чтобы отразить его источник (т. Е. CDT от Haemaphilus ducreyi называется HdCDT). [1] [7] Если несколько подвидов продуцируют разные токсины, как в случае E. coli , после второй буквы могут быть добавлены римские цифры. [7] И полные токсины, и отдельные субъединицы маркируются с использованием этого соглашения.

В ответ на продолжающееся открытие дополнительных цитотоксических токсинов, расширяющих цитохромы, в обзоре 2011 г. было предложено расширить названия токсинов, включив в них первые три буквы вида (например, HducCDT для Haemaphilus ducreyi CDT). [1]

Клеточные эффекты [ править ]

Токсины CDT - это генотоксины, способные напрямую повреждать ДНК в клетках-мишенях. Это единственные обнаруженные токсины AB-типа, которые проявляют активность ДНКазы , что позволяет им вносить разрывы в ДНК клетки-мишени. [1] [4]

Во многих клеточных линиях, включая человеческие фибробласты , эпителиальные клетки , эндотелиальные клетки и кератиноциты , CDT вызывают остановку клеточного цикла G2 / M , растяжение цитоплазмы и возможную гибель клеток через апоптоз . [1] [3] [8] Большинство публикаций связывают остановку цикла G2 / M с накоплением необратимых повреждений ДНК из-за активности ДНКазы токсина как триггера остановки клеточного цикла G2 / M, но другие исследования показывают, что эта модель является неполный. [8] Растяжение цитоплазмы является прямым результатом остановки клеточного цикла G2 / M. Клетка увеличивается в размерах при подготовке к митозу, но нельзя разделить, чтобы восстановить нормальный размер. Помимо классического апоптоза, признаки клеточного старения также наблюдались в линиях нормальных и раковых клеток (фибробласты, HeLa и U2-OS) после интоксикации CDT [9].

В лимфоцитах гибель клеток происходит быстро и не предшествует значительному растяжению цитоплазмы. [8] Способность этих токсинов по-разному воздействовать на лимфоциты может быть выгодна бактериям, которые утилизируют эти токсины, но механизм этого явления еще не совсем понятен.

Структура токсина [ править ]

Активный собранный токсин представляет собой трехчастную структуру с тремя отдельными субъединицами - CdtA, CdtB и CdtC. С точки зрения функции, это токсин AB . В этом контексте субъединица CdtB на самом деле является каталитически активной субъединицей «A», а CdtA и CdtC вместе образуют связывающую субъединицу «B», которая помогает токсину связываться и проникать в клетки-мишени. [6] В некоторых литературных источниках структура токсина обозначается как AB 2, чтобы отразить присутствие как CdtA, так и CdtC.

В отличие от всех других CDT, Salmonella enterica серовар Typhi CDT (SeCDT) не имеет гомологов CdtA и CdtC. Однако было показано , что коклюшоподобные токсины A и B (pltA / pltB) , кодируемые близко к активной субъединице cdtb , имеют важное значение для клеточной интоксикации. [10] PltA и PltB имеют структуру, отличную от CdtA и CdtC, таким образом стимулируя активность CdtB по-другому. Было обнаружено, что как PltA, так и PltB непосредственно связываются с CdtB in vitro . [10] Кроме того, в отличие от всех других CDT, генотоксин Salmonella вырабатывается только при интернализации бактериями в инфицированных клетках, поэтому трафик SeCDT может заметно отличаться от канонического.

CdtB [ править ]

CdtB считается активной субъединицей голотоксина CDT. Микроинъекция CdtB в чувствительные клетки без CdtA или CdtC приводит к остановке клеточного цикла G2 / M и растяжению цитоплазмы, характерным для токсинов CDT. [2] Структура CdtB хорошо сохраняется у разных бактерий. Субъединица CdtB является наиболее консервативной между видами. [4] Молекулярная масса CdtB колеблется от 28 до 29 кДа, в зависимости от вида. [1]

Как активная субъединица, CdtB обозначается как субъединица «А» в соответствии с моделью токсина АВ . [1] Эта сбивающая с толку номенклатура возникает из-за того, что субъединицы токсина были названы до того, как были поняты их индивидуальные функции.

Деятельность [ править ]

CdtB проявляет по крайней мере две ферментативные активности - ДНКазную активность, способную вводить двухцепочечные разрывы в ДНК, и фосфатазную активность, напоминающую фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфатазу. [2] [8] Обе активности могут быть продемонстрированы in vitro в отсутствие двух других субъединиц. [11] Относительная важность каждого действия in vivo неясна. [11] Мутации, которые снижают любую активность, также снижают способность токсина вызывать остановку фазы G2 / M по крайней мере в некоторых из чувствительных клеточных линий . [2] [8]

Сходство с ДНКазой I млекопитающих [ править ]

CdtB функционально гомологичны к млекопитающих ДНКазы I и содержит консервативный пента пептид последовательности во всех ферментов ДНКазы I до настоящего времени. [2] Кроме того, в структуре CdtB обнаружено несколько остатков, критических для способности ДНКазы I разрывать фосфодиэфирные связи в основной цепи ДНК. В статье 2002 года, посвященной изучению влияния точечных мутаций на пять из этих остатков, было обнаружено, что четыре из пяти протестированных мутаций отменяли как способность CdtB разрушать ДНК в бесклеточных экстрактах, так и вызывать задержку G2 / M при микроинъекции. Пятая мутация умеренно снижает активность CdtB. [2]

CdtA и CdtC [ править ]

CdtA и CdtC составляют субъединицу B голотоксина CDT, ответственную за нацеливание CdtB на чувствительные клетки. [6] Ни одна из субъединиц не кажется высококонсервативной, с идентичностью последовательностей между разными видами часто ниже 30%. [4] Молекулярная масса CdtA колеблется от 23 кДа до 30 кДа, тогда как CdtC колеблется от 19 кДа до 21 кДа в зависимости от вида. [1]

Деятельность [ править ]

Считается, что CdtA и CdtC связываются с поверхностью клеток-мишеней. Точный механизм этого связывания неясен и может не сохраняться между токсинами CDT разных видов. [1] [11] Предполагаемые мишени связывания CdtA и CdtC включают холестерин, N-связанные гликаны и гликосфинголипиды. [11] Текущие исследования дали противоречивые результаты относительно реальной важности этих предложенных целей. [1] [11] И CdtA, и CdtC содержат лектиновые домены, [12] предполагая, что токсин может связываться через углеводы на поверхности клетки-мишени, тогда как другие исследования показали, что мишенями являются поверхностные белки. [1]

Заметки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s Jinadasa RN, Bloom SE, Weiss RS, Duhamel GE (июль 2011 г.). «Цитолетальный растягивающий токсин: консервативный бактериальный генотоксин, который блокирует развитие клеточного цикла, приводя к апоптозу широкого спектра клонов клеток млекопитающих» . Микробиология . 157 (Pt 7): 1851–75. DOI : 10.1099 / mic.0.049536-0 . PMC  3167888 . PMID  21565933 .
  2. ^ Б с д е е г Cherilyn А. Elwell, Лоуренс А. Дрейфуса (2000). «Остатки, гомологичные ДНКазе I в CdtB, имеют решающее значение для остановки клеточного цикла, опосредованной токсином, растягивающимся по цитозам. Молекулярная микробиология . 37 (4): 952–963. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.2000.02070.x .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  3. ^ a b c Дрейфус, Лоуренс, А. (2003), «Cyotlethal Extension Toxin» , в D. Burns; и другие. (ред.), Бактериальные белковые токсины , Вашингтон, округ Колумбия: ASM Press, стр. 257–270.
  4. ^ a b c d Guerra L, Cortes-Bratti X, Guidi R, Frisan T (март 2011 г.). «Биология цитотоксических токсинов» . Токсины . 3 (12): 172–90. DOI : 10,3390 / toxins3030172 . PMC 3202825 . PMID 22069704 .  
  5. ^ a b Скотт Д.А., Капер Дж. Б. (январь 1994 г.). «Клонирование и секвенирование генов, кодирующих цитолетальный токсин Escherichia coli» . Инфекция и иммунитет . 62 (1): 244–51. PMC 186093 . PMID 8262635 .  
  6. ^ a b c Лара-Техеро М., Галан Дж. Э. (июль 2001 г.). «CdtA, CdtB и CdtC образуют трехкомпонентный комплекс, который необходим для цитолетальной активности токсина, растягивающего клетки» . Инфекция и иммунитет . 69 (7): 4358–65. DOI : 10.1128 / IAI.69.7.4358-4365.2001 . PMC 98507 . PMID 11401974 .  
  7. ^ a b Кортес-Братти, Тереза ​​Фризан, Моника Телестам. (2001). «Цитолетальные расширяющиеся токсины вызывают повреждение ДНК и остановку клеточного цикла». Токсикон . 39 (11): 1729–1736. DOI : 10.1016 / S0041-0101 (01) 00159-3 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  8. ^ а б в г д Брюс Дж. Шенкер, Менсур Длакич, Лиза П. Уокер, Дэйв Бесак, Эйлин Джаффе, Эд Лабелль, Кэтлин Бозе-Батталья. (2007). «Новый способ действия иммунотоксина, полученного из микробов: субъединица B цитолетального расширяющегося токсина демонстрирует активность фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфатфосфатазы» . Журнал иммунологии . 178 (8): 5099–5108. DOI : 10.4049 / jimmunol.178.8.5099 . PMC 4472023 . PMID 17404292 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  9. ^ Blazkova Н, Krejcikova К, Moudry Р, Т Frisan, Hodny Z, Bartek J (январь 2010). «Бактериальная интоксикация вызывает клеточное старение со стойким повреждением ДНК и передачей сигналов цитокинов» . Журнал клеточной и молекулярной медицины . 14 (1-2): 357–67. DOI : 10.1111 / j.1582-4934.2009.00862.x . PMC 3837606 . PMID 19650831 .  
  10. ^ a b Spanò S, Ugalde JE, Galán JE (январь 2008 г.). «Доставка экзотоксина Salmonella Typhi из внутриклеточного компартмента хозяина». Клеточный хозяин и микроб . 3 (1): 30–8. DOI : 10.1016 / j.chom.2007.11.001 . PMID 18191792 . 
  11. ^ Б с д е Eshraghi А, Мальдонадо-Arocho FJ, Гарги А, Кардвелл М.М., Праути М.Г., Бланке Р., Брэдли К.А. (июнь 2010 г.). «Члены семейства токсинов, расширяющих цитолеты, по-разному подвержены изменениям гликанов хозяина и мембранного холестерина» . Журнал биологической химии . 285 (24): 18199–207. DOI : 10,1074 / jbc.m110.112912 . PMC 2881744 . PMID 20385557 .  
  12. ^ Несич D, Hsu Y, Стеббинса CE (май 2004). «Сборка и функция бактериального генотоксина». Природа . 429 (6990): 429–33. DOI : 10,1038 / природа02532 . PMID 15164065 .