Staphylococcus aureus toksyna alfa

Alfa-hemolizyna
Alfa toksyna z S. aureus (​).
Identyfikatory
Organizm	Staphylococcus aureus
Symbol	hly
Alt. symbolika	hla, toksyna alfa
WPB	7AHL
UniProt	P09616
Szukaj Struktury Model szwajcarski Domeny InterPro

Alfa-toksyna , znana również jako alfa-hemolizyna (Hla), jest głównym czynnikiem cytotoksycznym uwalnianym przez bakterię Staphylococcus aureus i pierwszym zidentyfikowanym przedstawicielem rodziny toksyn beta-baryłkowych tworzących pory . Ta toksyna składa się głównie z arkuszy beta (68%) z zaledwie około 10% helis alfa . Gen hly na chromosomie S. aureus koduje monomer białka o 293 resztach, który tworzy jednostki heptameryczne na błonie komórkowej, tworząc kompletną beczkę beta por. Ta struktura pozwala toksynie pełnić swoją główną funkcję, rozwój porów w błonie komórkowej, ostatecznie powodując śmierć komórki.

Funkcjonować

Wykazano, że alfa-toksyna odgrywa rolę w patogenezie choroby, ponieważ szczepy z nokautem hly wykazują zmniejszenie inwazyjności i wirulencji. Dawkowanie toksyny może skutkować dwoma różnymi trybami działania. Niskie stężenia toksyn wiążą się ze specyficznymi, ale niezidentyfikowanymi receptorami na powierzchni komórki i tworzą heptameryczne pory. Ten por umożliwia wymianę jednowartościowych jonów, co powoduje fragmentację DNA i ostatecznie apoptozę . Wyższe stężenia powodują niespecyficzne wchłanianie toksyny do dwuwarstwy lipidowej i tworzenie dużych, Ca ²⁺ przepuszczalne pory. To z kolei skutkuje masywną martwicą i innymi wtórnymi reakcjami komórkowymi wywołanymi przez niekontrolowany napływ Ca ²⁺ .

Struktura

Struktura białka została rozwiązana za pomocą krystalografii rentgenowskiej i jest zdeponowana w PDB jako kod identyfikacyjny 7ahl . Każdy z siedmiu monomerów tworzy długą szpilkę beta do czternastoniciowej beczki beta, która tworzy pory w błonie komórkowej. Ten por ma szerokość 14 Ångstremów w najwęższym miejscu. Ta szerokość odpowiada średnicy około 4 jonów wapnia.

Rola w apoptozie

Niedawno badania wykazały, że toksyna alfa odgrywa rolę w indukowaniu apoptozy w niektórych ludzkich komórkach odpornościowych. Inkubacja limfocytów T , monocytów i limfocytów krwi obwodowej z oczyszczoną toksyną alfa lub lizatem komórek S. aureus spowodowała indukcję apoptozy poprzez wewnętrzną ścieżkę śmierci . Ta aktywność została zahamowana, gdy wprowadzono dwa różne przeciwciała przeciwko toksynie alfa. W tym samym badaniu wykazano, że toksyna alfa aktywuje kaspazę 8 i kaspazę 9 , które z kolei aktywują kaspazę 3 , co powoduje masową degradację DNA i apoptozę. Wykazano, że ta aktywność jest niezależna od szlaku receptora śmierci.

Rozwój szczepionki

Alfa-toksyna jest również jednym z kluczowych czynników wirulencji w zapaleniu płuc wywołanym przez S. aureus . Poziom toksyny alfa wyrażany przez określony szczep S. aureus bezpośrednio koreluje z wirulencją szczepu. Ostatnie badania wykazały, że immunizacja zmutowaną postacią toksyny alfa, która nie jest już w stanie tworzyć porów, chroni myszy przed zapaleniem płuc wywołanym przez S. aureus . Również wprowadzenie przeciwciał specyficznych dla toksyny alfa do nieimmunizowanego zwierzęcia chroni przed następną infekcją. Hodowle ludzkich komórek nabłonkowych płuc inkubowanych z anty-alfa-toksyną i zakażonych S. aureus wykazały wyraźne zmniejszenie uszkodzeń komórek w porównaniu z komórkami kontrolnymi. Ponieważ okazuje się, że wiele szczepów S. aureus jest opornych na większość dostępnych antybiotyków, kolejnym krokiem w leczeniu tego patogenu może być specyficzne ukierunkowanie przeciwciał na czynniki wirulencji.

Technologia nanoporów

Alfa-hemolizyna była szeroko stosowana w badaniach akademickich jako jednocząsteczkowy czujnik nanoporów . W 1996 roku po raz pierwszy wykazano, że jednoniciowe kwasy nukleinowe można wykryć za pomocą pomiarów elektrofizjologicznych, gdy przemieszczają się przez pory alfa-hemolizyny osadzone w dwuwarstwie lipidowej. Był to ważny kamień milowy w rozwoju sekwencjonowania nanoporów .