Staphylococcus aureus alfa-toxin

Alfa-hemolysin
Alfatoxin från S. aureus ( ​).
Identifierare
Organism	Staphylococcus aureus
Symbol	hly
Alt. symboler	hla, alfa-toxin
PDB	7AHL
UniProt	P09616
Söka efter Strukturer Schweizisk modell Domäner InterPro

Alfa-toxin , även känt som alfa-hemolysin (Hla), är det huvudsakliga cytotoxiska medlet som frisätts av bakterien Staphylococcus aureus och den första identifierade medlemmen av den porbildande beta-fat-toxinfamiljen . Detta toxin består mestadels av beta-ark (68%) med endast cirka 10% alfa-helixar . Hly -genen på S. aureus -kromosomen kodar för proteinmonomeren med 293 rester, som bildar heptameriska enheter på cellmembranet för att bilda en fullständig beta -fatpor . Denna struktur tillåter toxinet att utföra sin huvudsakliga funktion, utveckling av porer i cellmembranet, vilket så småningom orsakar celldöd.

Fungera

Alfa-toxin har visat sig spela en roll i patogenesen av sjukdomar, eftersom hly knockout-stammar visar minskningar i invasivitet och virulens. Doseringen av toxin kan resultera i två olika aktivitetssätt. Låga koncentrationer av toxin binder till specifika, men oidentifierade, cellytreceptorer och bildar de heptamera porerna. Denna por tillåter utbyte av monovalenta joner, vilket resulterar i DNA-fragmentering och så småningom apoptos . Högre koncentrationer resulterar i att toxinet absorberas ospecifikt till lipiddubbelskiktet och bildar stora, Ca ²⁺ tillåtande porer. Detta resulterar i sin tur i massiv nekros och andra sekundära cellulära reaktioner utlösta av det okontrollerade Ca ²⁺ inflödet.

Strukturera

Proteinets struktur har lösts genom röntgenkristallografi och deponeras i PDB som id-kod 7ahl . Sju monomerer bidrar med varsin lång beta-hårnål till en fjortontrådig beta-tunna som bildar en por i cellmembranet. Denna por är 14 Ångström bred på den smalaste punkten. Denna bredd motsvarar diametern på cirka 4 kalciumjoner.

Roll i apoptos

Nyligen har studier visat att alfa-toxin spelar en roll för att inducera apoptos i vissa mänskliga immunceller. Inkubation av T-celler , monocyter och perifera blodlymfocyter med antingen renat alfa-toxin eller S. aureus cellysat resulterade i induktion av apoptos via den inneboende dödsvägen . Denna aktivitet hämmades när två olika anti-alfa-toxin-antikroppar introducerades. I samma studie visades alfatoxin aktivera kaspas 8 och kaspas 9 , som i sin tur aktiverar kaspas 3 , vilket orsakar massiv DNA-nedbrytning och apoptos. Denna aktivitet visade sig vara oberoende av dödsreceptorvägen.

Vaccinutveckling

Alfa-toxin är också en av de viktigaste virulensfaktorerna vid S. aureus pneumoni. Nivån av alfa-toxin uttryckt av en speciell stam av S. aureus korrelerar direkt med virulensen hos stammen. Ny forskning har visat att immunisering med en mutant form av alfa-toxin som inte längre kan bilda porer skyddar mot S. aureus pneumoni hos möss. Införandet av alfa-toxinspecifika antikroppar i ett oimmuniserat djur skyddar också mot efterföljande infektion. Kulturer av humana lungepitelceller inkuberade med anti-alfa-toxin och infekterade med S. aureus visade markant minskning av cellskador jämfört med kontrollceller. Eftersom många stammar av S. aureus visar sig vara resistenta mot de flesta tillgängliga antibiotika, kan specifik inriktning av virulensfaktorer med antikroppar vara nästa steg för att behandla denna patogen.

Nanopore-teknik

Alfa-hemolysin har använts flitigt i akademisk forskning som en enkelmolekylär nanoporsensor . 1996 visades det först att enkelsträngade nukleinsyror kan detekteras genom elektrofysiologiska mätningar när de translokerar genom en alfa-hemolysinpor inbäddad i ett lipiddubbelskikt. Detta var en viktig milstolpe i utvecklingen av nanopore-sekvensering .