Aureolizyna
 | |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| nr WE | 3.4.24.29 | ||||||||
| nr CAS | 39335-13-2 | ||||||||
| Bazy danych | |||||||||
| IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
| ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
| MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
| PRYM | profil | ||||||||
| Struktury PDB | RCSB PDB PDBe PDB suma | ||||||||
| |||||||||
Aureolizyna ( EC 3.4.24.29 , proteaza III, metaloproteaza gronkowcowa, neutralna proteinaza Staphylococcus aureus ) jest zewnątrzkomórkową metaloproteazą wyrażaną przez Staphylococcus aureus . Ta proteaza jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do zjadliwości bakterii lub zdolności do wywoływania choroby poprzez rozszczepianie czynników gospodarza wrodzonego układu odpornościowego, a także regulację wydzielanych przez S. aureus toksyn i białek ściany komórkowej. Aby katalizować swoją aktywność enzymatyczną, aureolizyna wymaga cynku i wapnia, które pozyskuje ze środowiska pozakomórkowego gospodarza.
Genetyka
Aureolizyna jest wyrażana z genu aur , który znajduje się na operonie monocistronowym. Gen występuje w dwóch formach allelicznych, ale sekwencja jest wysoce konserwatywna z 89% homologią między nimi. Gen zawiera sekwencję kodującą złożoną z 1527 nukleotydów, która przekłada się na pre-pro-formę enzymu o długości 509 aminokwasów. Spośród 509 aminokwasów tylko 301 oznacza dojrzałą formę aureolizyny. Po translacji wstępna część enzymu jest 27-aminokwasowym N-końcowym peptydem sygnałowym, który działa jako przewodnik po systemie wydzielniczym znajdującym się w ścianie komórkowej. Tutaj peptyd sygnałowy jest odcinany podczas wydzielania aureolizyny.
Aureolizyna jest w dużej mierze koeksprymowana z innymi głównymi proteazami S. aureus , w tym z dwiema proteazami cystynowymi, Staphopain A (ScpA) i B (SspB) oraz proteazą serynową V8 (SspA). Regulacja transkrypcji aur jest kontrolowana przez czynnik sigma „ sprzątania ” σ A i jest regulowana w górę przez dodatkowy regulator genu agr. Poziomy ekspresji aureolizyny są najwyższe w fazie post-wykładniczej, jednak zaobserwowano również zwiększenie aureolizyny podczas fagocytozy. Transkrypcja jest hamowana przez dodatkowy regulator gronkowcowy sarA i alternatywny czynnik sigma σ B (modulator odpowiedzi na stres bakterii Gram-dodatnich ).
Gen aur jest szeroko rozpowszechniony w genomie szczepów S. aureus zarówno komensalnych , jak i patogennych .
Aktywacja
Aureolizyna wraz z V8 , SspB i ScpA są wydzielanymi zymogenami. Oznacza to, że są wydzielane w nieaktywnej konformacji, dopóki propeptyd nie zostanie w jakiś sposób usunięty. Aureolizyna, V8 i SspB tworzą tak zwaną kaskadę proteolityczną gronkowców. Wszystkie trzy z tych proteaz są wydzielane do środowiska z propeptydem hamującym ich aktywację. Aureolizyna ulega autokatalizie, a propeptyd ulega degradacji, tworząc dojrzałą postać enzymu. Dojrzała aureolizyna następnie odszczepi propeptyd od V8, powodując, że ta proteaza stanie się aktywna. Wreszcie V8 rozszczepi propeptyd SspB i kaskada jest teraz zakończona. ScpA dojrzewa w wyniku autokatalitycznej degradacji propeptydu, podobnie jak aureolizyna.
Aktywne reszty aureolizyny mają kluczowe znaczenie dla jej funkcji enzymatycznej. Resztą aktywną jest aminokwas glutaminianowy znajdujący się na 145 pozycji białka.
Unikanie odporności
Aureolizyna rozszczepia różne składniki odpornościowe i białka gospodarza. Jest ważny dla ukrycia bakterii przed układem odpornościowym i odpowiada za pośredniczenie w przejściu fenotypu tworzącego biofilm do mobilnego i inwazyjnego. Istnieje wiele różnych celów aureolizyny, a wpływ na każdy z nich ma kluczowe znaczenie dla zjadliwości bakterii.
Jednym z głównych sposobów, w jaki aureolizyna przyczynia się do infekcji, jest inaktywacja pewnych celów w układzie dopełniacza . Ze wszystkich proteaz aureolizyna jest najskuteczniejsza przeciwko kaskadzie dopełniacza . We wszystkich trzech szlakach aktywacji dopełniacza istnieje cel, którym proteaza może manipulować. W szlaku klasycznym aureolizyna nie tylko zmniejsza odkładanie się C1q na S. aureus , ale także indukuje wiązanie C1q z powierzchniami i osadzanie się na powierzchniach bakterii komensalnych, które zazwyczaj nie aktywują wrodzonego układu odpornościowego. Stwierdzono również, że aureolizyna wytwarza wysokie poziomy C5a w ludzkim osoczu, co prowadzi do nadmiernej stymulacji neutrofili, co ostatecznie prowadzi do śmierci neutrofili. C3 jest kolejnym głównym celem aureolizyny. Miejsce aktywne ma wysokie powinowactwo do C3 i rozszczepi je na C3a i C3b, jednak białko jest odcinane o dwie reszty aminokwasowe od miejsca natywnego, które jest rozpoznawane przez konwertazę C3 gospodarza . Pochodzące z aureolizyny C3a i C3b są dalej rozkładane przez czynnik H i I będący inhibitorem dopełniacza gospodarza. W szlaku lektynowym aureolizyna hamuje wiązanie MBL i fikoliny , co z kolei zmniejsza odkładanie się C3b.
Dalsze unikanie odporności poza układem dopełniacza zachodzi na różne sposoby. Aureolizyna rozszczepia i inaktywuje inhibitor proteazy α1 - antychymotrypsynę i częściowo inaktywuje α1 - antytrypsynę . Rozszczepienie α1 - antytrypsyny generuje fragment chemotaktyczny wobec neutrofili, a rozszczepienie obu inhibitorów proteazy powoduje rozregulowanie aktywności proteolitycznej pochodzącej z neutrofili. Wykazano również, że aureolizyna rozszczepia przeciwdrobnoustrojowy peptyd LL-37 , czyniąc go nieaktywnym i niezdolnym do przebicia ściany komórkowej bakterii. Produkcja immunoglobulin przez limfocyty jest również hamowana przez aureolizynę. Bierze udział zarówno w krzepnięciu wyzwalanym przez koagulazę , jak iw fibrynolizie , w której pośredniczy stafylokinaza . Proteolityczna konwersja protrombiny do trombiny przez aureolizynę działa synergistycznie z koagulazą i przyczynia się do stafylokoagulacji ludzkiego osocza. Indukując stafylokoagulację, bakteria jest ukrywana w skrzepie z komórek fagocytarnych. W przeciwieństwie do stafylokoagulacji, aureolizyna jest odpowiedzialna za aktywację urokinazy i inaktywację α2 - antyplazminy i inhibitora aktywatora plazminogenu-1 . Sprzyja to rozprzestrzenianiu się bakterii, aby umożliwić dalszą inwazję gospodarza.
Znaczenie biologiczne
Kiedy S. aureus ustanawia infekcję u żywiciela, musi stale przechodzić z fenotypu statycznego lub tworzącego biofilm do fenotypu inwazyjnego lub mobilnego. Proteazy pomagają pośredniczyć w tym procesie. Wydaje się, że aureolizyna ogranicza tworzenie się biofilmów i umożliwia mobilność bakterii. Jednym ze sposobów, w jaki przyczynia się do tej zmiany, jest pośredniczenie w krzepnięciu, a także w aktywacji urokinazy. Jednak pośredniczy również S. aureus i wydzielanych białkach, aby promować tę zmianę. Na przykład czynnik zbrylający B jest białkiem powierzchniowym odpowiedzialnym za wiązanie fibrynogenu wokół bakterii w celu ukrycia go w skrzepie. Aureolizyna jest odpowiedzialna za rozszczepianie czynnika zbrylającego B, co powoduje utratę S. aureus z fibrynogenem. Dzięki temu mechanizmowi może działać jako samoregulujący mechanizm rozsiewania i rozprzestrzeniania się w połączeniu z aktywacją fibrynolizy, podczas gdy proteaza zapewnia jednocześnie ochronę przed aktywacją dopełniacza. Wykazano, że aureolizyna ma wpływ na przeżywalność bakterii w pełnej krwi ludzkiej. Aureolizyna jest również regulowana w górę podczas fagocytozy i promuje przeżycie wewnątrzkomórkowe.
S. aureus preferuje wywołanie przewlekłej lub długotrwałej infekcji u żywiciela. Promując rozprzestrzenianie się i przeciwdziałając mechanizmom odpornościowym, aureolizyna reguluje również wydzielane czynniki wirulencji, aby kontrolować patogenność bakterii. Poprzez inaktywację PSM i α-toksyn, aureolizyna może tłumić patogenny wpływ bakterii, umożliwiając powstanie przewlekłej infekcji.
Linki zewnętrzne
- Aureolysin w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Aureolysin w Universal Protein Resource (UniProt)
