Bakteriální toxiny působící na biologických membránách

Abstract

Colicin E1 is a bacterial toxin, which has been researched for a long time and belongs to a group of pore-forming colicins. Pore-forming colicins act on cytoplasmic membranes of sensitive cells. They form ionophoric channels, which can depolarize the membrane and kill the cell. Colicins in general can be considered as a tool used by related bacterial strains of Escherichia coli and other Enterobacteriaceae to compete for resources. Recently, a hypothesis emerged that colicin E1 is not a tool for killing related bacterial strains but rather a tool for killing human cells by uropathogenic strains of Escherichia coli. So far, colicin E1 was described inaccurately, together with its different sequence variant - newly described colicin E11. Colicin E11 could have evolved as a weapon against other bacteria of gut microbiota. The aim of this thesis was to compare the pore-forming abilities of colicins E1 and E11 by measurements on planar lipid membranes and liposomes of various lipid compositions. Based on results it seems that both colicins form channels of comparable conductance and they are both mildly cation-selective. Measurements on liposomes showed higher activity for colicin E1 compared to colicin E11 on membranes mimicking both mammalian and Gram-negative bacterial cytoplasmic membrane. Results...

Kolicin E1 je dlouho studovaný bakteriální toxin patřící mezi tzv. pórotvorné koliciny. Mechanismus jeho působení spočívá v tvorbě póru v cytoplazmatické membráně citlivé bakterie příbuzné produkčnímu kmeni vedoucí k depolarizaci membrány a smrti buňky. Koliciny obecně lze považovat za prostředek boje o zdroje mezi příbuznými kmeny Escherichia coli a dalších Enterobacteriaceae. Nedávno se objevila hypotéza, že kolicin E1 neslouží k zabíjení příbuzných bakterií, ale je produkovaný uropatogenními kmeny Escherichia coli k zabíjení buněk močových cest. Dosud byly zřejmě vlastnosti kolicinu E1 popisovány nepřesně, dohromady s jeho jinou sekvenční variantou - nově pojmenovaným kolicinem E11. Kolicin E11 se podle hypotézy mohl vyvinout jako prostředek boje s ostatními bakteriemi střevní mikrobioty. Cílem této diplomové práce bylo porovnat pórotvorné vlastnosti kolicinu E1 a E11 pomocí měření na planárních lipidových membránách a liposomech různého lipidového složení. Z výsledků vyplývá, že oba koliciny tvoří póry podobného charakteru, co se týká jejich vodivosti. Zároveň jsou póry obou kolicinů slabě kation selektivní. Testování aktivity kolicinů na liposomech ukázalo vyšší aktivitu kolicinu E1 oproti kolicinu E11 na membránách napodobujících složením nejen savčí buňky, ale i cytoplazmatickou membránu...