Колицин
Тип бактериоцина, вырабатываемого некоторыми штаммами Escherichia coli и токсичного для них
Колицин
Структура TolB в комплексе с пептидом t-домена колицина e9
Идентификаторы
СимволКолицин
ПфамПФ03515
Клан ПФАМCL0446
ИнтерПроIPR003058
СКОП21jch / SCOPe / SUPFAM
Доступные структуры белков:
Пфам  структуры / ECOD  
ПДБRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumрезюме структуры

Колицин — это тип бактериоцина, вырабатываемый некоторыми штаммами Escherichia coli и токсичный для них . [1] Колицины высвобождаются в окружающую среду для снижения конкуренции со стороны других штаммов бактерий . Колицины связываются с рецепторами внешней мембраны , используя их для перемещения в цитоплазму или цитоплазматическую мембрану, где они оказывают свое цитотоксическое действие, включая деполяризацию цитоплазматической мембраны, активность ДНКазы , активность РНКазы или ингибирование синтеза муреина .

Структура

Каналообразующие колицины (колицины A, B, E1, Ia, Ib и N) являются трансмембранными белками, которые деполяризуют цитоплазматическую мембрану, что приводит к рассеиванию клеточной энергии. [2] Эти колицины содержат по крайней мере три домена: N-концевой транслокационный домен, отвечающий за перемещение через внешнюю мембрану и периплазматическое пространство (домен T); центральный домен, отвечающий за распознавание рецепторов (домен R); и C-концевой цитотоксический домен, отвечающий за формирование каналов в цитоплазматической мембране (домен C). [3] [4] [5] Домен R регулирует цель и связывается с рецептором на чувствительной клетке. Домен T участвует в транслокации, кооптируя механизмы клетки-мишени. Домен C является «убивающим» доменом и может создавать поры в мембране клетки- мишени или действовать как нуклеаза для измельчения ДНК или РНК клетки-мишени. [5]

Транслокация

Большинство колицинов способны перемещаться через внешнюю мембрану с помощью двухрецепторной системы, где один рецептор используется для начального связывания, а второй — для транслокации. Начальное связывание происходит с рецепторами клеточной поверхности, такими как белки внешней мембраны OmpF, FepA, BtuB, Cir и FhuA; колицины классифицируются в соответствии с рецепторами, с которыми они связываются. Для перемещения через мембрану требуется наличие определенных периплазматических белков, таких как TolA, TolB, TolC или TonB. [6] Клоацин [7] DF13 — это бактериоцин, который инактивирует рибосомы путем гидролиза 16S РНК в 30S рибосомах в определенном месте. [8]

Сопротивление

Поскольку они нацелены на определенные рецепторы и используют определенный механизм транслокации, клетки могут стать устойчивыми к колицину, подавляя или удаляя гены для этих белков. Такие устойчивые клетки могут страдать от недостатка ключевого питательного вещества (например, железа или витамина B ), но выигрывают, не будучи убитыми. Колицины демонстрируют «кинетику убийства с одного удара» [ требуется ссылка ] , что не обязательно означает, что одной молекулы достаточно для убийства, но, безусловно, что для этого требуется лишь небольшое количество. В своей речи лауреата Нобелевской премии 1969 года Сальвадор Э. Лурия предположил, что колицины могут быть настолько токсичными только за счет того, что вызывают эффект домино , который дестабилизирует клеточную мембрану. [9] Он был не совсем прав, но порообразующие колицины действительно деполяризуют мембрану и, таким образом, устраняют источник энергии для клетки. Колицины являются высокоэффективными токсинами . [ требуется ссылка ]

Генетическая организация

Практически все колицины переносятся плазмидами . Два основных класса колициногенных плазмид — это большие плазмиды с низким числом копий и маленькие плазмиды с высоким числом копий. Более крупные плазмиды несут другие гены, а также оперон колицина. Опероны колицина, как правило, организованы с несколькими основными генами . К ним относятся структурный ген колицина, ген иммунитета и ген белка высвобождения бактериоцина (BRP), или ген лизиса . Ген иммунитета часто вырабатывается конститутивно, в то время как BRP обычно вырабатывается только как считывание стоп-кодона на структурном гене колицина. Сам колицин подавляется ответом SOS и может регулироваться другими способами. [10]

Сохранение плазмиды колицина очень важно для клеток, которые живут со своими родственниками, потому что если клетка теряет ген иммунитета, она быстро становится объектом разрушения циркулирующим колицином. В то же время колицин высвобождается из продуцирующей клетки только с помощью белка лизиса, что приводит к смерти этой клетки. Этот суицидный механизм производства, по-видимому, был бы очень дорогостоящим, если бы не тот факт, что он регулируется ответом SOS , который реагирует на значительное повреждение ДНК . Короче говоря, производство колицина может происходить только в неизлечимо больных клетках. Исследовательская группа профессора Клеантоуса в Оксфордском университете широко изучает колицины как модельную систему для характеристики и исследования белок-белковых взаимодействий и распознавания. [11]

База данных BACTIBASE [12] [13] — это база данных с открытым доступом для бактериоцинов, включая колицины (просмотреть полный список).

Ссылки

  1. ^ Feldgarden M, Riley MA (1999). "Фенотипические и фитнес-эффекты устойчивости к колицину у Escherichia coli K-12". Evolution . 53 (4): 1019–27. doi :10.2307/2640807. JSTOR  2640807. PMID  28565527.
  2. ^ Kang C, Postle K, Chen G, Park H, Youn B, Hilsenbeck JL (2004). «Кристаллическая структура цитотоксического бактериального белка колицина B при разрешении 2,5 А». Mol. Microbiol . 51 (3): 711–20. doi : 10.1111/j.1365-2958.2003.03884.x . PMID  14731273.
  3. ^ Крамер В.А., Захаров С.Д., Антоненко Ю.Н., Котова Е.А. (2004). «О роли липидов в образовании пор колицина». Биохим. Биофиз. Акта . 1666 (1): 239–49. дои : 10.1016/j.bbamem.2004.07.001 . ПМИД  15519318.
  4. ^ Cascales et al. (2007). Colicin Biology . Microbio. and Mol. Bio. Rev. 71(1), 158-229. Аннотация pdf
  5. ^ ab Винер, Майкл; Фрейманн, Дуглас; Гош, Парто; Страуд, Роберт М. (январь 1997 г.). "Кристаллическая структура колицина Ia". Nature . 385 (6615): 461–464. Bibcode :1997Natur.385..461W. doi :10.1038/385461a0. ISSN  1476-4687. PMID  9009197. S2CID  4237547.
  6. ^ Cao Z, Klebba PE (2002). «Механизмы связывания и транспорта колицина через порины внешней мембраны». Biochimie . 84 (5–6): 399–412. doi :10.1016/S0300-9084(02)01455-4. PMID  12423783.
  7. ^ ван ден Эльзен П.Дж., Гаастра В., Спеллед CE, де Грааф Ф.К., Вельткамп Э., Нейкамп Х.Дж. (октябрь 1980 г.). «Молекулярная структура гена иммунитета и белка иммунитета бактериоциногенной плазмиды Clo DF13». Нуклеиновые кислоты Рез . 8 (19): 4349–63. дои : 10.1093/нар/8.19.4349. ПМЦ 324244 . ПМИД  6253914. 
  8. ^ van den Elzen PJ, Veltkamp E, Nijkamp HJ, Walters HH (1983). «Молекулярная структура и функция гена бактериоцина и белка бактериоцина плазмиды Clo DF13». Nucleic Acids Res . 11 (8): 2465–2477. doi :10.1093/nar/11.8.2465. PMC 325896. PMID  6344017 . 
  9. ^ Лурия, SE (1969) Нобелевская лекция
  10. ^ Mader, Andreas; von Bronk, Benedikt; Ewald, Benedikt; Kesel, Sara; Schnetz, Karin; Frey, Erwin; Opitz, Madeleine (2015-03-09). "Количество высвобождения колицина в Escherichia coli регулируется экспрессией гена лизиса в опероне колицина E2". PLOS ONE . 10 (3): e0119124. Bibcode : 2015PLoSO..1019124M. doi : 10.1371/journal.pone.0119124 . ISSN  1932-6203. PMC 4353708. PMID 25751274  . 
  11. ^ "Kleanthous Research Group". Архивировано из оригинала 6 мая 2017 г. Получено 23 мая 2017 г.
  12. ^ Хаммами Р., Зухир А., Бен Хамида Дж., Флисс И. (2007). «BACTIBASE: новая веб-доступная база данных для характеристики бактериоцинов». BMC Microbiology . 7 : 89. doi : 10.1186/1471-2180-7-89 . PMC 2211298. PMID  17941971 . 
  13. ^ Хаммами Р., Зухир А., Ле Лэй К., Бен Хамида Дж., Флисс И. (2010). «BACTIBASE, второй выпуск: база данных и инструментальная платформа для характеристики бактериоцинов». BMC Microbiology . 10 : 22. doi : 10.1186/1471-2180-10-22 . PMC 2824694. PMID  20105292 . 
  • Молекулярные механизмы эволюции колицина pdf
  • Недавно охарактеризованный колицин Y свидетельствует о положительном отборе в диверсификации порообразующего колицина.
  • База данных OPM Колицина
  • Интерактивные 3D-страницы о колицинах
  • Список базы данных транспортной классификации для колицина
  • Список колицина в банке данных белков
В статье использован текст из общедоступных источников Pfam и InterPro : IPR000290
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Колицин&oldid=1190162304"