Реферати » Реферати з біології » Бактеріальна система секреції білків першого типу

Бактеріальна система секреції білків першого типу

Білоруський державний університет

Біологічний факультет

Кафедра молекулярної біології

бактеріальних СИСТЕМА СЕКРЕЦІЇ БЕЛКОВ

ПЕРШОГО ТИПУ

Курсова робота студента 3 курсу

Войціцький А. М.

Науковий керівник: к.х.н., викладач Русь О. Б.

Мінськ 2004

Зміст

Введення 5

Коротка характеристика бактеріальних систем секреції 6

Будова системи секреції першого типу 8

ABC-транспортери 14
Організація генів, що кодують компоненти системи секреції першого типу 16

Сигнальні послідовності субстратів 18

Висновок 20

Список літератури 21

Список скорочень

АТФ-зв'язує касета ( ATP-binding cassette)

- ABC

Білок, що зв'язує мембрани (Membrane fusion protein)

- MFP

Білок зовнішньої мембрани (Outer membrane protein)

- OMP

Ядерний магнітний резонанс

- ЯМР

Введення

Процес секреції білків є важливим аспектом життєдіяльності бактерій, оскільки значна кількість білків бактеріальної клітини локалізовані поза цитоплазми. Здатність до секреції білків є найважливішою для вірулентних бактерій, оскільки в процесі інфекції багато білкові продукти повинні розташовуватися на зовнішній поверхні бактеріальної клітини, або секретироваться в зовнішнє середовище. Крім того, секреція білків має найважливіше значення для біотехнології, оскільки очистка білків з культуральної середовища простого складу значно простіше, ніж з лизатов, які представляють собою складні суміші різних речовин. У зв'язку з цим вивчення процесу білкової секреції є досить актуальною проблемою.
Результатом проведених раніше досліджень стало виявлення кількох шляхів експорту білка. Згодом вони були розділені на групи, усередині яких процес секреції ідентичний або дуже схожий. Зараз виділяють п'ять основних типів секреції білків. Одним з них є система секреції першого типу. За допомогою цієї системи бактеріальні клітини експортують широкий круг різних субстратів, що включає в себе ферменти, токсини, полісахариди, антибіотики і ін. З'єднання. Незважаючи на відносну простоту пристрої цього апарату секреції, залишається ще достатня кількість нез'ясованих питань у цій галузі. Недостатня вивченість будови і функціонування цієї системи секреції, а також незаперечна важливість секретується нею білків є причиною, по якій вивчення цієї теми є досить актуальним.

Метою даної роботи є збір і узагальнення наявної на цей день інформації про бактеріальної системі секреції першого типу.

Коротка характеристика бактеріальних систем секреції

Для секреції білків бактеріальні клітини використовують різні системи секреції в залежності від будови і кінцевої локалізації білка. Тому є необхідним приведення невеликого огляду систем секреції всіх типів.

Секреція першого типу. Апарат цієї системи секреції влаштований відносно просто. Він включає в себе три компоненти білкової природи. Ця система є Sec-незалежної і здійснює секрецію субстратів безпосередньо з цитоплазми в одну стадію без периплазматических посередників. Цим шляхом секретируются токсини, протеази, ліпази, антибіотики та інші сполуки (D. Thanassi et al., 2000).

Секреція другого типу. Ця система секреції влаштована вже досить складно.
Характерною особливістю є її поділ на дві частини і секреція субстратів в дві стадії. Перша частина, звана Sec-системою, експортує білки через цитоплазматичну мембрану, далі білки або залишаються в періплазме, або секретируются через зовнішню мембрану за допомогою термінальних компонентів системи секреції (S. Lory, 1998). Цим шляхом секретируются такі білки, як пектатліази, пектінметілестерази і целюлази роду Erwinia, целлюлаза, протеаза і амілаза Xanthomonas campestris, ліпаза, фосфоліпаза, еластаза, ентеротоксин А у Pseudomonas aeruginosa, амілаза і протеаза Aeromonas hydrophila, хітинази, протеаза і холерний токсин Vibrio cholerae (J. Hacker at al., 2000). У зв'язку з великою кількістю і різноманітністю субстратів, секретується через цей апарат секреції, його називають "загальним секреторне шляхом" (General Secretory
Pathway, GSP).

Секреція третього типу. Цей тип секреції, подібно першому типу, є незалежним від Sec-системи. Характерною особливістю його є доставка субстратів (чинників вірулентності) безпосередньо в клітку еукаріотичного господаря, також наявність великої кількості секреторних шаперонов. Сам апарат включає в себе близько двадцяти білкових компонентів, більша частина яких розташована у внутрішній мембрані, і за структурою досить схожий з системою збирання джгутика. За допомогою системи секреції третього типу експортуються багато факторів вірулентності патогенів людини і тварин, а також Avr-білки, харпіни та інші чинники вірулентності фітопатогенних бактерій (J. Hacker еt al., 2000).

Секреція четвертого типу. Апарат секреції четвертого типу складається з двох компонентів: Кон'югаційна каналу, через який відбувається транслокація субстратів, і Кон'югаційна пілюса, необхідного для контакту з реципієнтную кліткою. Будова цієї системи секреції схоже з будовою апарату кон'югації деяких плазмід. Вона також володіє широкою специфічністю як субстратів (експортуються великі нуклеопротеїдні комплекси, складні білкові токсини, мономірні білки), так і реципієнтів, т.к. ними можуть служити практично всі живі організми (S. Lory, 1998).

Секреція п'ятого типу. У деяких публікаціях іменується системою секреції четвертого типу. Ця система секреції включає в себе групу білків, званих Автотранспортер, до числа яких належать: протеази (IgA)
Neiseria gonorrhoeae, цитотоксин (Vac) Helicobacter pylori.
Автотранспортер експортуються з цитоплазми через Sec-систему з отщеплением сигнальної аміноконцевой послідовності. Деякі з них можуть залишатися заякоренних в клітинній стінці, інші ж експортуються безпосередньо в позаклітинний простір (J. Hacker еt al., 2000).

Будова системи секреції першого типу

В порівнянні з іншими системами секреції апарат секреції першого типу влаштований відносно просто. У всіх випадках він складається з трьох компонентів білкової природи. Перший належить до класу АТФаз, званих ABC-транспортерами і забезпечує енергозалежні стадії процесу транспорту.
Цей білок є заякоренних у внутрішній мембрані і асоційованим з другим білком MFP, що забезпечує злиття цитоплазматичної і зовнішньої мембрани, і фактично утворюючим канал, через який транспортується секретується білок. Третій білок OMP, так званий білок-Щвейцария
(gatekeeper), локалізована в зовнішній мембрані. Його функцією є створення секреторного мембранного каналу і його закриття в відсутність субстрату (D. Thanassi еt al., 2000).

Рис. 1. Будова системи секреції I типу.

(По D. Thanassi еt al., 2000)

Перший тип секреції використовується широким колом грамнегативних бактерій для експорту токсинів, протеаз, ліпаз. Крім того, ця система зберігається при переході від прокариот до еукаріотів і експортує велике число токсинів і антибіотиків. Система секреції першого типу є Sec-незалежною і експортує білки в один етап безпосередньо з цитоплазми в зовнішнє середовище через зовнішню мембрану без периплазматических посередників.
Субстрати цієї системи секреції позбавлені сигнальних аміно-кінцевих послідовностей, сигнал до секреції у них розташований на карбокси-кінці в межах останніх 60 амінокислотних залишків (D. Thanassi еt al., 2000).

Система секреції?-гемолізіна Escherichia сoli являє собою прототип системи секреції першого типу, і на сьогоднішній день добре вивчена. Вона складається з трьох компонентів: TolC, HlyD, HlyB. Білок TolC є аналогом OMP для експорту?-гемолізіна, І являє собою тримерного комплекс, розташований у зовнішній мембрані. Передбачається, що він складається з поріноподобного?-складчатого Мембранного домену з гидрофильной карбокси-кінцевий областю, розташованої в Периплазма. Однак, недавній аналіз послідовності вказує на те, що TolC та інші OMP не є порінов. OMP функціонує як канал секреції через зовнішню мембрану, що було доведено пороутворюючих дією олігомерів TolC в експериментальних ліпідних бішару (D. Thanassi еt al.,
2000). Периплазматических MFP (HlyD) також є тримерного і взаємодіє і з OMP, і з ABC-транспортером (HlyB). HlyD містить короткий гідрофільний аміно-кінцевий домен, заякоренних у внутрішній мембрані, що включає близько 150 амінокислотних залишків; крупний гідрофобний домен, розташований в періплазме, що включає 275 амінокислотних залишків, і карбокси-кінцевий домен, що має?-складчатую структуру, здатний зв'язуватися із зовнішнім мембраною, що містить 275 амінокислотних залишків (M.
J. Fath еt al., 1993). Передбачається, що MFP полегшує секрецію субстрату без проміжного периплазматических ланки, формуючи закритий канал, що з'єднує внутрішню і зовнішню мембрани, і здійснюючи прямий контакт між ABC-транспортером і OMP. Що стосується HlyB, то його точну будову поки не встановлено, передбачається, що він складається з восьми доменів. Два з них в аміно-кінцевий області та шість в центральній гидрофобной області.
Результати експериментального вивчення цього апарату привели до виникнення двох моделей секреції першого типу (D. Thanassi еt al.,
2000).

Експерименти по секреції?-гемолізіна E. coli показують, що ABC-транспортер і MFP асоціюються ще до зв'язування з субстратом.
Прикріплення субстрату до цього комплексу викликає контакт MFP з OMP. Це з'єднання є оборотним, і руйнується відразу після експорту субстрату. Енергія гідролізу АТФ за допомогою ABC-транспортера витрачається тільки на транслокацию субстрату і не потрібно для зв'язування субстрату або для зборки комплексу (D. Thanassi еt al., 2000).

Експерименти по секреції гемопротеинов Serratia мarcescens і металопротеази Erwinia chrysanthemi вказують на трохи інший порядок подій. За цією моделлю, ABC-транспортер і MFP пов'язуються перед закріпленням субстрату. Субстрат в першу чергу пов'язується з ABC-транспортером, потім утворився комплекс асоціюється з MFP, і тільки потім відбувається зв'язування з OMP, після чого відбувається секреція субстрату. Для визначення правильної моделі, або для уточнення можливих індивідуальних відмінностей у функціонуванні апарату секреції першого типу необхідні подальші дослідження (D. Thanassi еt al., 2000).

Було встановлено, що ОМР системи секреції?-гемолізіна (TolC), використовується також у системі секреції колицина V і в деяких інших системах, наприклад при сегрегації хромосом, а також він може формувати канал у зовнішній мембрані , специфічний для медикаментів. ОМР системи секреції

Сторінки: 1 2 3

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар