Úloha RTX domény v aktivitě adenylátcyklázového toxinu z Bordetella pertussis

Abstract

Adenylátcyklázový toxin (CyaA) bakterie Bordetella pertussis je protein sestávající z 1706 aminokyselin, obsahující na svém N-konci enzymatickou adenylátcyklázovou (AC) doménu a na C-konci repetitivní RTX (z angl. Repeat-in-Toxin) doménu. Přítomnost RTX domény řadí CyaA do rodiny tzv. RTX proteinů, sekretovaných z cytosolu gramnegativních bakterií sekrečním aparátem typu I (T1SS). RTX doména CyaA se skládá z pěti bloků nonapeptidových RTX repetic s konsenzuální sekvencí X-(L/I/V)-X-G-G-X-G-X-D. Cílem této práce bylo určit úlohu RTX domény v biologické aktivitě CyaA a její vliv na sekreci toxinu z buněk Bordetella pertussis. Systematická deleční analýza bloků RTX repetic ukázala, že žádná z připravených delečních variant toxinu nebyla schopna translokovat AC doménu přes cytoplazmatickou membránu do cytosolu cílových buněk a tvořit póry v membránách těchto buněk. Odstranění jednotlivých bloků RTX repetic vedlo navíc k nízké efektivitě sekrece mutant do vnějšího prostředí bakterie. Z těchto dat vyplývá, že strukturní celistvost RTX domény CyaA hraje klíčovou úlohu nejen v cytotoxické aktivitě proteinu, ale napomáhá i při jeho sekreci přes T1SS.

The adenylate cyclase toxin (CyaA) of Bordetella pertussis is a 1706-residue protein comprising an amino-terminal adenylate cyclase (AC) domain and a carboxy-terminal Repeat-in-Toxin (RTX) domain. The RTX domain is a hallmark of the family of RTX proteins, which are secreted from the cytosol of Gram-negative bacteria to the cell environment through the Type I Secretion System (T1SS). The RTX domain of CyaA consists of five blocks of RTX nonapetide repeats with a consensus sequence X-(L/I/V)-X-G-G-X-G- X-D. The aim of this work was to determine the role of the RTX domain in biological activities of CyaA and its role in the secretion of the toxin molecule from Bordetella pertussis. Systematic deletion analysis revealed that none of the prepared CyaA constructs was able to translocate its AC domain across the cytoplasmic membrane of host cells and make pores in target membranes. Moreover, deletion of individual RTX repeat blocks resulted in a very low efficacy of secretion of CyaA mutants into cell exterior. These data suggested that structural integrity of the RTX domain of CyaA is essential not only for cytotoxic activities of the toxin molecule but also for its secretion through the T1SS.