Role segmentu 400-500 v biologické aktivitě adenylát cyklázového toxinu bakterie Bordetella pertussis

Abstract

Adenylát cyklázový toxin-hemolyzin (CyaA) je RTX protein, který hraje zásadní roli ve virulenci bakterie Bordetella pertussis, způsobující onemocnění černý kašel. CyaA dopravuje do cytosolu CD11b+ fagocytů svou enzymatickou adenylát cyklázovou doménu a katalyzuje přeměnu ATP na cAMP, které následně zablokuje baktericidní funkce fagocytů. Současně toxin vytváří v membráně cílových buněk póry, způsobující únik draselných iontů z buňky. Cílem této diplomové práce bylo analyzovat mechanizmus interakce domény spojující invazivní adenylát cyklázovou (AC) doménu a tzv. RTX hemolyzin s biologickou membránou. Z našich výsledků vyplývá, že tato doména interaguje s cílovou membránou a hraje zásadní roli v tvorbě malých pórů selektivních pro kationty. Získané výsledky budou zásadní pro pochopení interakce bakteriálních toxinů s cílovou membránou a naleznou reálné použití při vývoji terapeutických vakcín odvozených od CyaA. Klíčová slova: Bordetella pertussis, adenylát cyklázový toxin, translokace přes membránu, pórotvorná aktivita, černé lidipové membrány, liposomy

The adenylate cyclase toxin-hemolysin (CyaA) plays a key role in virulence of the whooping cough agent Bordetella pertussis. It translocates an AC enzyme into cytosol of CD11b+ phagocytes and subverts their bactericidal functions by unregulated conversion of ATP to cAMP. In parallel, CyaA permeabilizes cellular membrane by forming cation-selective pores. The goal of my diploma thesis was an analysis of the mechanism of interaction of the segment linking the invasive adenylate cyclase domain and the RTX hemolysin moiety of CyaA with target membrane. Our data show that the segment linking the AC to the hydrophobic domain of CyaA is directly involved in the interaction of the toxin with the membrane and controls the formation of small cationt-selective pores. Our results generate new knowledge that will be of relevance to the entire field of toxin biology and will enable the design of improved CyaA- based vaccines. Keywords: Bordetella pertussis, adenylate cyclase toxin, membrane translocation, pore- forming activity, black lipid bilayers, liposomes