Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Мультфильм представление молекулярной структуры SpeA1.

Эритрогенные токсины, также называемые пирогенными экзотоксинами стрептококков , секретируются штаммами бактерии Streptococcus pyogenes . [1] [2] SpeA и speC являются суперантигенами , которые вызывают воспаление, неспецифически активируя Т-клетки и стимулируя выработку воспалительных цитокинов . [3] SpeB, самый распространенный внеклеточный белок стрептококков, представляет собой цистеиновую протеазу . [4] [5] Пирогенные экзотоксины считаются возбудителем скарлатины и синдрома токсического шока, вызываемого стрептококками .[2] Нет единого мнения о точном количестве пирогенных экзотоксинов. Серотипы AC [ требуется пояснение ] наиболее широко изучены и признаны всеми источниками, но другие отмечают до тринадцати различных типов, относя speF к 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] Прошлые исследования показали, что могут продуцироваться несколько вариантов эритрогенных токсинов, в зависимости от рассматриваемого штамма S. pyogenes . Некоторые штаммы могут вообще не вырабатывать определяемый токсин. [9] Инфекция S. pyogenes бактериофагом T12 способствует выработке speA и увеличивает вирулентность. [10]

История [ править ]

Открытие и номенклатура [ править ]

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

Пирогенный в терминологии « пирогенный экзотоксин стрептококков» означает «вызывает лихорадку». [13] Эритрогенный - это типичная красная сыпь при скарлатине. В более ранней литературе эти токсины также называются токсинами скарлатины или токсинами скарлатины из-за их роли в качестве возбудителей заболевания. [2]

SpeB известен как стрептококковый пирогенный экзотоксин B , стрептопаин и стрептококковая цистеиновая протеиназа в результате его первоначальной ошибочной идентификации как два отдельных токсина и не является ни экзотоксином, ни пирогенным веществом. [12]

Структура [ править ]

Расположение генов [ править ]

В SpeB и spēj гены расположены в ядре бактериальной хромосомы всех штаммов S. Пирролидонилпептидаза. [3] [14] Однако, несмотря на его присутствие и высокий уровень консервативности в нуклеотидной последовательности, 25-40% этих штаммов не экспрессируют токсин SpeB в значительных количествах. [14]

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

Нет единого мнения относительно местоположения гена speG , который приписывают как основной хромосоме, так и лизогенным фагам. [1]

Структура белка [ править ]

Структура SpeB.

SpeB представляет собой белок 28 кДа с тремя основными формами, 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 связывающий интегрин человеческий домен. [4] [11]

Структура SpeA1.

Все суперантигенные пирогенные экзотоксины стрептококков содержат два основных консервативных белковых домена, которые связаны α-спиралью, которая состоит из амино-концевой складки связывания олигосохарида / олигонуклеотида и карбоксиконцевого β-захватывающего домена, а также области связывания додекапептида. SpeA также имеет цистиновую петлю, сайт связывания MHC II α-цепи с низким сродством и сайт связывания Vβ-TCR. SpeC, SpeG, SpeH и SpeJ содержат Zn 2+ -зависимый сайт связывания MHC II с высокой β-цепью в дополнение к сайту с низким сродством, присутствующему в SpeA, и лишены цистиновой петли. SpeH также имеет дополнительную петлю α3-β8, которая обеспечивает специфичность сайта связывания Vβ-TCR токсина. [2]

Обработка и регулирование [ править ]

В SpeB ген кодирует для кислой аминокислотной последовательности , которая становится 40 кД зимогена , известный как SpeBz, после расщепления сигнальной последовательности. [11] SpeBz подвергается автокатализу, по крайней мере, через восемь промежуточных продуктов, чтобы создать SpeBm 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 [ править ]

Зависимая от Т-клеток активация В-клеток, показаны ТН2-клетки (слева), В-клетки (справа) и несколько взаимодействующих молекул.
Рецептор Т-клеток.

SpeA и SPEC [ править ]

Основная статья: Суперантиген

SpeA и SpeC связываются с молекулами MHC класса II , представляются Т-клеткам и связываются с вариабельной областью бета-цепи рецепторов Т-клеток. [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 T-клеток. [7] Отсутствие специфичности позволяет активировать до 50% Т-клеток в организме. [6]

SpeB [ править ]

SpeB расщепляет за счет гидролиза несколько белков, включая цитокины, белки внеклеточного матрикса и иммуноглобулин. [12] Перед сайтом расщепления требуется три аминокислоты, известные как P1, P2 и P3. Из них SpeB отдает предпочтение гидрофобным остаткам P2 и положительно заряженным остаткам P1, при этом большее значение имеет аминокислота P2. [5] [11]

Роль в вирулентности, патогенезе и инфекции [ править ]

SpeB [ править ]

Стрептококковая цистеиновая протеиназа играет роль в уклонении от иммунитета и апоптозе, а также может влиять на интернализацию бактерий. Существуют противоречивые данные о влиянии SpeB на вирулентность. В некоторых исследованиях сообщается о повышенных уровнях протеазы в штаммах, вызывающих скарлатину, по сравнению с теми, которые связаны с синдромом токсического шока стрептококка, в то время как другие показывают снижение экспрессии в более вирулентных штаммах. [4]

SpeB разрушает иммуноглобулины и цитокины, а также посредством расщепления C3b, ингибируя рекрутирование фагоцитарных клеток и путь активации комплемента . [5] Это приводит к снижению воспаления и уровня нейтрофилов вокруг очага инфекции, предотвращая клиренс и через фагоцитоз и способствуя выживанию S. pyogenes. [4] [5]

Токсин также вызывает апоптоз в клетках-хозяевах после интернализации GAS. Данные свидетельствуют о том, что это может происходить через внешние и внутренние каспазные пути. Рецептор-связывающий путь и Fas-опосредованный апоптотический сигнальный путь вовлечены в этот процесс. [4] Индуцирование апоптоза приводит к некротическому фасцииту.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Brosnahan, AJ; Шливерт, П.М. (декабрь 2011 г.). «Грамположительный бактериальный суперантиген, передающий сигналы извне-внутрь, вызывает синдром токсического шока: передача сигналов суперантигена извне-внутрь» . Журнал FEBS . 278 (23): 4649–67. DOI : 10.1111 / j.1742-4658.2011.08151.x . PMC  3165073 . PMID  21535475 .
  2. ^ a b c d e Сполдинг, штат Арканзас; Salgado-Pabon, W .; Kohler, PL; Хорсвилл, штат Арканзас; Леунг, DYM; Шливерт, PM (2013). «Стафилококковые и стрептококковые суперантигенные экзотоксины» . Обзоры клинической микробиологии . 26 (3): 422–47. DOI : 10.1128 / CMR.00104-12 . PMC 3719495 . PMID 23824366 .  
  3. ^ a b c d Llewelyn, M .; Коэн, Дж. (Март 2002 г.). «Суперантигены: микробные агенты, разрушающие иммунитет». Ланцетные инфекционные болезни . 2 (3): 156–62. DOI : 10.1016 / s1473-3099 (02) 00222-0 . PMID 11944185 . 
  4. ^ a b c d e f g Чианг-Ни, К .; Ву, Дж.-Дж. (2008). «Влияние стрептококкового пирогенного экзотоксина B на патогенез Streptococcus pyogenes». Журнал Медицинской ассоциации Formosan . 107 (9): 677–85. DOI : 10.1016 / S0929-6646 (08) 60112-6 . PMID 18796357 . 
  5. ^ a b c d e Nelson, Daniel C .; Гарбе, Юлия; Коллин, Маттиас (2011). «Цистеиновая протеиназа SpeB из Streptococcus pyogenes - мощный модификатор иммунологически важных белков хозяина и бактерий». Биологическая химия . 392 (12): 1077–88. DOI : 10.1515 / bc.2011.208 . PMID 22050223 . 
  6. ^ a b Brosnahan, Аманда Дж .; Шливерт, Патрик М. (01.12.2011). «Грамположительный бактериальный суперантиген, передаваемый извне внутрь, вызывает синдром токсического шока» . Журнал FEBS . 278 (23): 4649–4667. DOI : 10.1111 / j.1742-4658.2011.08151.x . ISSN 1742-4658 . PMC 3165073 . PMID 21535475 .   
  7. ^ а б Хунминь Ли; Андреа Ллера; Эмилио Л. Мальчиоди; Рой А. Мариуцца (1999). «Структурная основа активации Т-клеток суперантигенами». Ежегодный обзор иммунологии . 17 (1): 435–466. DOI : 10.1146 / annurev.immunol.17.1.435 . PMID 10358765 . 
  8. ^ Тортора, Джерард; Funke, Berdell; Случай, Кристина (2013). Микробиология (11-е изд.). Пирсон. п. 439.
  9. ^ Кнолль Н, Šrámek Дж, Врбовой К, Д Герлах, Рейхардт Вт, Келер Вт (декабрь 1991). «Скарлатина и виды эритрогенных токсинов, продуцируемых штаммами стрептококков». Zentralbl Bakteriol . 276 (1): 94–106. DOI : 10.1016 / s0934-8840 (11) 80223-9 . PMID 1789905 . 
  10. ^ McShan, WM; Тан, YF; Ферретти, Дж. Дж. (1997). «Бактериофаг T12 Streptococcus pyogenes интегрируется в ген, кодирующий сериновую тРНК» . Молекулярная микробиология . 23 (4): 719–28. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.1997.2591616.x . PMID 9157243 . 
  11. ^ a b c d e е Кэрролл, Ронан К .; Мюссер, Джеймс М. (01.08.2011). «От транскрипции к активации: как стрептококк группы А, патоген, поедающий плоть, регулирует выработку цистеиновой протеазы SpeB» . Молекулярная микробиология . 81 (3): 588–601. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2011.07709.x . ISSN 1365-2958 . PMID 21707787 .  
  12. ^ a b c Нельсон, Дэниел С .; Гарбе, Юлия; Коллин, Маттиас (01.12.2011). «Цистеиновая протеиназа SpeB из Streptococcus pyogenes - мощный модификатор иммунологически важных белков хозяина и бактерий». Биологическая химия . 392 (12): 1077–1088. DOI : 10.1515 / BC.2011.208 . ISSN 1437-4315 . PMID 22050223 .  
  13. ^ «Пироген (определение)» . Бесплатный словарь .
  14. ^ а б Чианг-Ни, Чуань; Ву, Цзюнн-Чен (2008). «Влияние стрептококкового пирогенного экзотоксина B на патогенез Streptococcus pyogenes». Журнал Медицинской ассоциации Formosan . 107 (9): 677–685. DOI : 10.1016 / s0929-6646 (08) 60112-6 . PMID 18796357 . 
  15. ^ Бойд, Э. Фидельма (2012). Шибальский, Малгожата Лобоцка и Вацлав Т. (ред.). Глава 4 - Факторы бактериальной вирулентности, кодируемые бактериофагами, и взаимодействия между фагом и островом патогенности . Достижения в вирусных исследованиях . Бактериофаги, Часть A. 82 . С. 91–118. DOI : 10.1016 / b978-0-12-394621-8.00014-5 . ISBN 9780123946218. PMID  22420852 .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с эритрогенным токсином, на Викискладе?
  • Интернет-учебник по бактериологии Тодара
  • Стрептококковый пирогенный экзотоксин A1