Role konservovaného tyrozinu acylované domény v inzerci a penetraci RTX toxinů

Abstract

Pore-forming RTX toxins are key virulence factors of many Gram-negative pathogens. These proteins share several common structural and functional features: (i) the presence of repetitive sequences rich in glycine and aspartate, which are important for calcium ion binding, (ii) transport from the bacterial cytosol through the type I secretion system (T1SS), (iii) modification by a fatty acid at specific lysines in the acylated domain by a specific acyltransferase, and (iv) the presence of an amphipathic region responsible for the formation of cation-selective pores in the target membrane. The aromatic side chain of the conserved tyrosine residue 940 in the acylated segment of the RTX adenylate cyclase toxin (CyaA, ACT or AC-Hly) of Bordetella pertussis plays a key role in the interaction of the toxin with the target cell membrane. The aim of this study was to determine whether the corresponding conserved residues Y940, Y642, Y643 and Y639 secreted by the homologous RTX toxin CyaA from Bordetella bronchiseptica, HlyA from Escherichia coli, ApxIA from Actinobacillus pleuropneumoniae and RtxA from Kingella kingae play the same critical role in membrane insertion and pore formation. The hemolytic and cytotoxic activities of these toxins were completely impaired only after replacement of the conserved...

RTX toxiny tvořící póry jsou klíčovými faktory virulence mnoha gramnegativních patogenů. Tyto proteiny sdílejí několik společných strukturních a funkčních vlastností: (i) přítomnost opakujících se sekvencí bohatých na glycin a aspartát, důležitých pro vazbu iontů vápníku, (ii) transport z cytozolu bakterií sekrečním systémem typu I (T1SS), (iii) modifikace mastnou kyselinou na specifických lyzinech v acylované doméně vlastní acyltransferázou a (iv) přítomnost amfipatické oblasti, která je zodpovědná za tvorbu pórů selektivních pro kationty. Bylo ukázáno, že aromatický postranní řetězec konzervovaného tyrozinového zbytku 940 (Y940) v acylovaném segmentu adenylátcyklázového toxinu (CyaA, ACT nebo AC-Hly) bakterie Bordetella pertussis hraje klíčovou roli v interakci toxinu s cílovou buněčnou membránou. Cílem této práce bylo ukázat, zda odpovídající konzervovaný zbytek Y940 u CyaA z bakterie Bordetella bronchiseptica, Y642 u HlyA z Escherichia coli, Y643 u ApxIA z Actinobacillus pleuropneumoniae a Y639 u RtxA z Kingella kingae, hraje stejnou kritickou roli v membránové inzerci a tvorbě pórů. Hemolytické a cytotoxické aktivity těchto homologních RTX toxinů byly plně zrušeny pouze po nahrazení konzervovaných tyrozinů prolinovými zbytky. Substituce tyrozinu za alanin mírně snížila cytolytickou kapacitu...