Wikipedia

Protein indukcije sklapanja aktina

Protein indukcije sklapanja aktina (ActA) je protein kodiran i korišten okod vrste Listeria monocytogenes da se probije kroz ćeliju domaćina sisara . ActA je bakterijski površinski protein koji se sastoji od regije koja se proteže kroz membranu.[1] U ćeliji sisara, bakterijski ActA stupa u interakciju s Arp2/3 kompleksom i aktinskih monomera, kako bi inducirao polimerizaciju aktina na površini bakterije, stvarajući aktinski kometni rep. Gen koji kodira ActA naziva se actA ili prtB.[2]

Protein indukcije sklapanja aktina
EVH1 domain-ActA peptide complex
Identifikatori
SimbolActA
NCBI gen2798121
UniProtP33379
Pretraga za
StruktureSwiss-model
DomeneInterPro

Pregled

uredi

Čim se bakterije L. monocytogenes progutaju, one se internaliziraju u ćelije crijevnog epitela i brzo pokušavaju pobjeći iz svoje vakuolske internalizacije.[3][4] U citosolu počinju da polimeriziraju aktin na svojoj površini, uz pomoć ActA proteina. Pokazalo se da ActA nije samo neophodan već i dovoljan da indukuje pokretljivost bakterija u odsustvu drugih bakterijskih faktora.[5]

Otkriće

uredi

ActA je otkriven analizom lecitinaza-negativnih Tn917-lac mutanata listerije zbog fenotipa da se nisu mogli širiti sa ćelije na ćeliju. Ove mutirane bakterije i dalje su pobjegle iz fagosoma jednako učinkovito kao bakterije divljeg tipa i razmnožavale se unutar zaraženih ćelija, ali nisu bile okružene aktinom kao bakterije divljeg tipa. Dalja analiza je pokazala da je Tn917-lac umetnut u actA, drugi gen operona. Treći gen ovog operona, plcB, kodira L. monocytogenes lecitinaza. Da bi se utvrdilo jesu li sam actA, plcB ili drugi kotranskribovani nizvodni regioni uključeni u sastavljanje aktina, generirane su mutacije u odgovarajućim genima. Svi mutanti osim mutanata actA bili su slični divljem tipu u pogledu povezanosti s F-aktinom i širenjem ćelija. Komplementacija sa actA obnovila je fenotip divljeg tipa u actA mutantima.[1]

Funkcija

uredi
 
Sklapanje aktina izazvano bakterijskim proteinom ActA (prikazano zelenom bojom). Proteini sisara uključeni u ovaj proces su: Profilin (P), vazodilatatorski-stimulirani fosfoprotein (VASP) i kompleks proteina 2 i 3 povezan sa aktinom (Arp2/3 kompleks) kao i aktin.

ActA je protein koji djeluje kao imitacija sindroma Wiskott-Aldrichovog proteina (WASP), koji podstiče nukleaciju faktora (NPF) prisutnog u ćelijama domaćinima. NPF u ćeliji sisara regrutuju i vezuju se za već postojeći kompleks 2 i 3 proteina povezan s aktinom (Arp2/3 kompleks) i izazivaju aktivirajuću konformacijsku promjenu Arp2/3 kompleksa.[6] Zbog ove konformacijske promjene, NPF iniciraju polimerizaciju novog aktinskog filamenta pod uglom od 70°, što dovodi do karakterističnih Y-razgranatih aktinskih struktura u prednjoj ivici pokretnih ćelija. ActA se lokalizira na stari pol bakterije i pokriva i membranu bakterijske ćelije i ćelijski zid, lateralna difuzija je inhibirana; tako se ActA lokalizira na polariziran i usidren način na površini bakterije. Posljedično, polimerizacija aktina počinje samo u ovoj regiji na površini bakterije.[7] Ekspresija ActA se inducira tek nakon ulaska u ćeliju domaćina sisara.[8]

Sklop aktinskih filamenta stvara silu koja gura bakteriju u citoplazmi domaćina sisara naprijed. Kontinuirana polimerizacija aktina dovoljna je za pokretljivost u citoplazmi, pa čak i za infekciju susjednih ćelija.[9]

Struktura

uredi

Primarni proteinski proizvod actA gena sastoji se od 639 aminokiselina i uključuje signalni peptid (prvi N-terminalni 29 aminokiselina) i ActA lanac (C-terminalni 610 aminokiselina). Stoga se sekvenca zrelog proteina ActA sastoji od 610 aminokiselina. ActA ima molekulsku težinu od 70,349 Da i površinski je protein.[1][2]

ActA je prirodno nesavijeni protein koji se može podijeliti u tri funkcionalna domena (sl. 2):[1][10][11]

N-terminalni domen

uredi
 
Sl. 2: ActA protein i njegovi funkcionalni domeni

Prvih 156 aminokiselina N-terminalnog domena sastoje se od tri regije[12][13] (sl. 2):

  • A-regija sa dijelom kiselih ostataka: 32–45
  • AB-regija, regija koja veže monomer aktina: 59–102
  • C-regija, homološki niz kofilina: 145–156

N-terminalni dio ActA ima važnu ulogu u polimerizaciji aktina.[14] Domen ispoljava elemente konsenzusa prisutne u NPF-ovima eukariotske porodice WASP, koji uključuju regiju koja se vezuje za monomer aktina, kao i Arp2/3 vezujuću C (centralnu ili homologiju kofilina) i A (kiselinsku) regiju.[7] The actin monomer-binding region of ActA has functional properties like the WASP-Homology-2 (WH2) or V domain, but differs in the sequence.[15] Dakle, u NPF-ovima porodice WASP redoslijed domena je WH2 nakon čega slijedi C, a zatim A, što nije slučaj u ActA.

Centralni domen

uredi

Centralna regija ActA bogata prolinom je ključna za osiguravanje efikasne pokretljivosti bakterija. Postoje četiri ponavljanja bogata prolinom koja sadrže ili FPPPP ili FPPIP motive. Ove regije oponašaju one citoskeletnog proteina ćelije domaćina zyksin, vinkulin i paladin, za koje se zna da se povezuju sa fokusnom adhezijom ili stresnim vlaknima.[16] Fosfoprotein stimuliran vazodilatatorima (VASP) može se vezati preko svoje Ena/VASP homologije domena 1 (EVH1-domen) za centralnu regiju bogatu prolinom i regrutuje profilin, protein koji vezuje monomer aktina, koji sam po sebi podstiče polimerizaciju na bodljikavim krajevima aktinskih filamenata. Nadalje, čini se da VASP stupa u interakciju sa F-aktinom preko svog karboksi-terminalnog EVH2 domena, koji omogućava vezu bakterije sa repom.[17] Ova konstatacija je podržana činjenicom da ActA može vezati više Ena/VASP proteina istovremeno i da ima visok afinitet između ActA i Ena/VASP. Pokazalo se da VASP smanjuje frekvenciju aktin-Y-grana in vitro i na taj način povećava udio filamenata koji su organizirani paralelno u kometnim repovima.[18][19]

C-terminalni domen

uredi

C-terminalni domen ActA ima hidrofobnu regiju koja učvršćuje protein u bakterijskoj membrani.[20][21][22]

Ukratko, osim toga:

  • odsustvo homologije sekvence u regiji koja veže aktin i
  • izmjena u sekvenci ARP2/3 aktivirajućih domena tipskih za NPF-ove porodice WASP (V(WH2)-C-A),
  • Glavna razlika između ActA i NPF-a domaćina je u tome što ActA nema elemente koji se vezuju za regulatorne proteine kao što su GTPaze porodice Rho. Ova strukturna razlika između ActA i NPF domaćina može biti korisna za L. monocytogenes i njegovu patogenezu jer aktivnost nukleacije aktina L. monocytogenes je nezavisna od regulacije domaćina.[7]

Analozi

uredi

WASP/N-WASP, koju ActA funkcionalno oponaša, visoko je konzerviran kod eukariota. Važan je organizator aktinskog citoskeleta i kritičan je za procese kao što su endocitoza i pokretljivost ćelija. Aktiviran pomoću Cdc42, male GTPaze porodice Rho, WASP/N-WASP aktivira kompleks Arp2/3, što dovodi do brze polimerizacije aktina.[23]

Pokretljivost ostalih patogena zasnovana na aktinu

uredi

U rodu Shigella protein IcsA aktivira N-WASP, koji u neinficiranim ćelijama sisara aktivira GTPaza Cdc42. Aktivni N-WASP/WASP dovodi do polimerizacije aktina, aktiviranjem Arp2/3 kompleksa. Nasuprot tome, protein Listeria ActA stupa u interakciju sa kompleksom Arp2/3 i direktno ga aktivira.[7]

Protein Rickettsia RickA protein također može aktivirati Arp2/3 kompleks na način sličan WASP-u. Za razliku od listerijskih, aktinski filamenti su organizovani u dugačke, nerazgranate paralelne snopove. Arp2/3 kompleks je samo lokaliziran blizu površine bakterije i stoga se pretpostavlja da dolazi do češćih Arp2/3 kompleksa neovisnih elongacija.[16]

U Burkholderia pseudomallei BimA pokreće polimerizaciju aktina in vitro. Pretpostavlja se da unutarćelijska migracija ove bakterije funkcionira neovisno o kompleksu Arp2/3.[16]

Istraživanje

uredi

Novi podaci ukazuju da ActA takođe igra ulogu u vakuolskom poremećaju. Delcijski mutant ActA bio je defektan u permeabilizaciji vakuole. Pokazalo se da je dio od 11 aminokiselina na N-kraju kiselog regiona (32-42) važan za poremećaj fagosoma.[12]

Također pogledajte

uredi

Reference

uredi
  1. ^ a b c d Kocks C, Gouin E, Tabouret M, Berche P, Ohayon H, Cossart P (februar 1992). "L. monocytogenes-induced actin assembly requires the actA gene product, a surface protein". Cell. 68 (3): 521–31. doi:10.1016/0092-8674(92)90188-I. PMID 1739966.
  2. ^ a b Uniprot P33379
  3. ^ Cossart P, Sansonetti PJ (april 2004). "Bacterial invasion: the paradigms of enteroinvasive pathogens". Science. 304 (5668): 242–8. doi:10.1126/science.1090124. PMID 15073367.
  4. ^ Cossart P, Pizarro-Cerdá J, Lecuit M (januar 2003). "Invasion of mammalian cells by Listeria monocytogenes: functional mimicry to subvert cellular functions". Trends in Cell Biology. 13 (1): 23–31. doi:10.1016/S0962-8924(02)00006-5. PMID 12480337.
  5. ^ Zigmond SH (februar 2004). "Formin-induced nucleation of actin filaments". Current Opinion in Cell Biology. 16 (1): 99–105. doi:10.1016/j.ceb.2003.10.019. PMID 15037312.
  6. ^ Goley ED, Rodenbusch SE, Martin AC, Welch MD (oktobar 2004). "Critical conformational changes in the Arp2/3 complex are induced by nucleotide and nucleation promoting factor". Molecular Cell. 16 (2): 269–79. doi:10.1016/j.molcel.2004.09.018. PMID 15494313.
  7. ^ a b c d Gouin E, Welch MD, Cossart P (februar 2005). "Actin-based motility of intracellular pathogens". Current Opinion in Microbiology. 8 (1): 35–45. doi:10.1016/j.mib.2004.12.013. PMID 15694855.
  8. ^ Rafelski SM, Theriot JA (februar 2006). "Mechanism of polarization of Listeria monocytogenes surface protein ActA". Molecular Microbiology. 59 (4): 1262–79. doi:10.1111/j.1365-2958.2006.05025.x. PMC 1413586. PMID 16430699.
  9. ^ Goldberg MB (decembar 2001). "Actin-Based Motility of Intracellular Microbial Pathogens". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 65 (4): 595–626. doi:10.1128/MMBR.65.4.595-626.2001. PMC 99042. PMID 11729265.
  10. ^ Ireton K, Cossart P (1997). "Host-pathogen interactions during entry and actin-based movement of Listeria monocytogenes". Annual Review of Genetics. 31: 113–38. doi:10.1146/annurev.genet.31.1.113. PMID 9442892.
  11. ^ Footer, Matthew J.; Lyo, John K.; Theriot, Julie A. (29. 8. 2008). "Close packing of Listeria monocytogenes ActA, a natively unfolded protein, enhances F-actin assembly without dimerization". The Journal of Biological Chemistry. 283 (35): 23852–23862. doi:10.1074/jbc.M803448200. ISSN 0021-9258. PMC 2527104. PMID 18577520.
  12. ^ a b Poussin MA, Goldfine H (januar 2010). "Evidence for involvement of ActA in maturation of the Listeria monocytogenes phagosome". Cell Research. 20 (1): 109–12. doi:10.1038/cr.2009.142. PMC 2802179. PMID 20029388.
  13. ^ Welch, Matthew D. (2007). "Actin-based motility and cell-to-cell spread of Listeria monocytogenes". u Goldfine, Howard; Shen, Hao (ured.). Listeria monocytogenes: Pathogenesis and host response. New York: Springer. str. 197–223. doi:10.1007/978-0-387-49376-3_10. ISBN 978-0-387-49373-2.
  14. ^ Welch MD, Rosenblatt J, Skoble J, Portnoy DA, Mitchison TJ (juli 1998). "Interaction of human Arp2/3 complex and the Listeria monocytogenes ActA protein in actin filament nucleation". Science. 281 (5373): 105–8. doi:10.1126/science.281.5373.105. PMID 9651243.
  15. ^ Zalevsky J, Grigorova I, Mullins RD (februar 2001). "Activation of the Arp2/3 complex by the Listeria acta protein. Acta binds two actin monomers and three subunits of the Arp2/3 complex". The Journal of Biological Chemistry. 276 (5): 3468–75. doi:10.1074/jbc.M006407200. PMID 11029465.
  16. ^ a b c Lambrechts A, Gevaert K, Cossart P, Vandekerckhove J, Van Troys M (maj 2008). "Listeria comet tails: the actin-based motility machinery at work". Trends in Cell Biology. 18 (5): 220–7. doi:10.1016/j.tcb.2008.03.001. PMID 18396046.
  17. ^ Laurent V, Loisel TP, Harbeck B, et al. (mart 1999). "Role of Proteins of the Ena/VASP Family in Actin-based Motility of Listeria monocytogenes". The Journal of Cell Biology. 144 (6): 1245–58. doi:10.1083/jcb.144.6.1245. PMC 2150578. PMID 10087267.
  18. ^ Skoble J, Auerbuch V, Goley ED, Welch MD, Portnoy DA (oktobar 2001). "Pivotal role of VASP in Arp2/3 complex–mediated actin nucleation, actin branch-formation, and Listeria monocytogenes motility". The Journal of Cell Biology. 155 (1): 89–100. doi:10.1083/jcb.200106061. PMC 2150787. PMID 11581288.
  19. ^ Bear J.E., Svitkina T.M., Krause M., et al. (maj 2002). "Antagonism between Ena/VASP proteins and actin filament capping regulates fibroblast motility". Cell. 109 (4): 509–21. doi:10.1016/S0092-8674(02)00731-6. hdl:1721.1/83477. PMID 12086607.
  20. ^ Vazquez-Boland JA, Kocks C, Dramsi S, et al. (januar 1992). "Nucleotide sequence of the lecithinase operon of Listeria monocytogenes and possible role of lecithinase in cell-to-cell spread". Infection and Immunity. 60 (1): 219–30. PMC 257526. PMID 1309513.
  21. ^ Domann E, Wehland J, Rohde M, et al. (maj 1992). "A novel bacterial virulence gene in Listeria monocytogenes required for host cell microfilament interaction with homology to the proline-rich region of vinculin". The EMBO Journal. 11 (5): 1981–90. doi:10.1002/j.1460-2075.1992.tb05252.x. PMC 556658. PMID 1582425.
  22. ^ Kocks C, Hellio R, Gounon P, Ohayon H, Cossart P (juli 1993). "Polarized distribution of Listeria monocytogenes surface protein ActA at the site of directional actin assembly". Journal of Cell Science. 105 (3): 699–710. PMID 8408297.
  23. ^ Kurisu S, Takenawa T (2009). "The WASP and WAVE family proteins". Genome Biology. 10 (6): 226. doi:10.1186/gb-2009-10-6-226. PMC 2718491. PMID 19589182.

Vanjski linkovi

uredi
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Protein_indukcije_sklapanja_aktina&oldid=3407949"