Фенолорастворимый модулин - Phenol-soluble modulin

Модулины, растворимые в фенолах (PSM) - это семья небольших белки, которые выполняют множество функций, в том числе действуют как токсины, помощь в биопленка формирование и распространение колонии. ПСМ производятся Стафилококк бактерии, включая Метициллин-устойчивый Золотистый стафилококк (MRSA), и Эпидермальный стафилококк. Многие PSM закодированы в основном геноме и могут играть важную роль в вирулентности.[1] PSM были впервые обнаружены в S. epidermidis Сеймура Клебаноффа и через горячуюфенол экстракции и были описаны как провоспалительный комплекс из трех пептидов.[2] С момента их первоначального открытия были идентифицированы многочисленные роли PSM. Однако отчасти из-за небольшого размера многих PSM они в основном оставались незамеченными до последних лет.

Хотя PSM присутствуют в каждом Стафилококковый видов, все еще есть разнообразие. Золотистый стафилококк кодирует восемь различных PSM, PSMα 1-4, PSMβ 1-2, PSMγ (также известный как δ-токсин в S. aureus) и PSM-mec.[3] Пока Эпидермальный стафилококк кодирует один PSMα, PSMβ 1-2, PSMγ и PSM-mec.[3] Кроме того S. epidermidis кодирует два уникальных PSM, PSMδ и PSMε.[3]

PSM-mec - один из наиболее широко кодируемых PSM среди Стафилококковый разновидность. Частично это может быть связано с тем, что PSM-mec кодируется на мехЯ мобильный генетический элемент.[3]

Структура и расположение

Поскольку классы PSM тесно связаны, существует много консервативных аспектов. Однако каждый класс PSM играет свою роль, поэтому у каждого из них есть свои отличительные особенности. Обычно PSM кодируются в основном геноме стафилококковый однако некоторые виды, такие как PSM-mec, кодируются мобильными генетическими элементами. PSM обычно делятся на один из двух классов PSM α-типа и PSM β-типа, которые основаны на характеристиках двух наиболее хорошо изученных PSMα и PSMβ.

PSMα

PSMα образует амфипатическую α-спиральную структуру, которая составляет всю длину пептида.[2] Эти пептиды относительно короткие, они состоят всего из 20-25 аминокислоты.[2] Что касается заряда, PSM α-типа обычно имеют нейтральный заряд, но также могут быть слегка положительными.[2]

PSMβ

PSMβ похожи на PSMα в том, что они содержат амфипатическую α-спираль.[2] Однако спираль не составляет весь пептид, а покрывает только С-конец пептида.[2] PSMβ обычно больше, чем PSMα, и состоит из 43–45 аминокислот.[2] В отличие от PSM α-типа, PSM β-типа обычно имеют отрицательный заряд.[2]

PSMγ

PSMγ (также известный как δ-токсин) имеет некоторую гомологию с PSMα-3, кодируемым S. aureus.[3]

PSMδ

PSMδ кодируется ниже гена PSMα в S. epidermidis.[3] Кроме того, PSMδ имеет некоторую гомологию с PSMγ.[3]

PSMε

Для определения структуры PSMε было проделано мало работы. Однако считается, что он играет роль как в формировании биопленок, так и в воспаление.[3]

PSM-mec

PSM-mec закодирован на Стафилококковый Хромосомная кассета метициллин остров сопротивления (SCCmec) который кодирует гены, связанные с устойчивостью к метициллину в различных Стафилококковый разновидность.[3] Для определения точной структуры PSM-mec было проведено мало работы.

Регулирование

Регулирование PSM в S. aureus в первую очередь контролируется агр система.[2] Точный механизм регулирования отличается от других агр контролируемые токсины, которые контролируются агр эффекторная молекула РНКIII. Однако PSM контролируются прямым связыванием AgrA с промоутер область, край.[2] РНК PSM-mec участвует в регуляции системы agr и в результате может влиять на экспрессию других PSM.[2] В дополнение к системе agr, как SarA, так и LuxS участвовали в контроле PSM, при этом мутации в любой системе показали снижение уровня продукции PSM.[3] Кроме того, было показано, что система MgrA изменяет образование биопленок посредством подавления PSM.[4] Окружающая среда S. aureus было продемонстрировано, что он играет роль в экспрессии PSM. Во внутриклеточной среде было показано, что продукция PSM увеличивается.[2]

Было показано, что PSM не только являются предметом регулирования, но и регулируют другие токсины, такие как S. aureus альфа-токсин.[5]

Функции

Воспаление

PSM были впервые описаны как провоспалительные молекулы.[2] Эта роль неоднократно подтверждалась. PSM могут стимулировать производство различных цитокины а также побуждают нейтрофилы мигрировать к участкам инфекции.[3] PSMε в S. epidermidis известно, что влияет на производство Ил-8.[3] PSMα в S. aureus было показано влияние Ил-17 уровни во время заражения.[6]

Инфекционное заболевание

Помимо своей роли в привлечении нейтрофилов к участкам инфекции, PSM также могут влиять на функцию нейтрофилов. Было продемонстрировано, что секретируемые PSM способны вызывать Внеклеточная ловушка нейтрофилов релиз.[7] Также было показано, что PSM снижает количество клеток-персистеров в популяции S. aureus.[8]

Считается, что продукция PSM с MRSA является возможной причиной тяжелых инфекций.[9] Продукция PSM выше у MRSA, приобретенного в сообществе (CA-MRSA), чем у MRSA, ассоциированного со здравоохранением (HA-MRSA),[10] и, следовательно, ассоциированный CA-MRSA остеомиелит[10] протекает тяжелее, чем остеомиелит, связанный с HA-MRSA.

Лизис клеток

Многие PSM обладают цитолитической активностью и играют важную роль в неспецифическом лизисе клеток-хозяев, включая Полиморфноядерные нейтрофилы (PMN).[2] Лизис осуществляется путем интеграции PSM в мембраны неспецифическим образом, что приводит к разрушению мембраны.[2] Различные PSM способны лизировать клетки с разной аффинностью. PSMα, дюйм S. aureus, и PSMδ, в S. epidermidis, являются наиболее сильнодействующими цитолизинами.[2] В то время как высокоцитолитические PSM, такие как PSMα и PSMδ, как правило, являются PSM α-типа, PSM β-типа имеют тенденцию быть менее цитолитическими.[2]

Распространение колонии

S. aureus представляет собой неподвижные бактерии и должен полагаться на альтернативные формы распространения. Фенол-растворимые модуляны участвуют в содействии распространению колоний.[11] Было показано, что PSMα 1-4 помогает S. aureus колонии рассыпают на чашки с агаром.[11] Однако δ-токсин, который является другим PSM α-класса, не играет роли в распространении колонии.[11]

Биопленка

В то время как PSM α-типа считаются основными цитолизинами, PSM β-типа, как полагают, играют роль в образовании биопленок.[2] S. epidermidis, который является известным условно-патогенным микроорганизмом, имеет высокий уровень экспрессии PSM β-типа.[2] Кроме того in vitro измерение экспрессии PSMβ в S. epidermidis было показано, что он увеличивается в биопленке, в отличие от роста планктона, что дополнительно указывает на связь между PSMβ и образованием биопленки.[2] Было показано, что изменение структуры PSMβ нарушает их способность влиять на формирование биопленок.[3]

Рекомендации

  1. ^ Берубе, Брайан Дж .; Сампедро, Джорджия Р .; Отто, Майкл; Бубек Варденбург, Джулиана (01.08.2014). «Локус psmα регулирует выработку альфа-токсина Staphylococcus aureus во время инфекции». Инфекция и иммунитет. 82 (8): 3350–3358. Дои:10.1128 / IAI.00089-14. ISSN  1098-5522. ЧВК  4136214. PMID  24866799.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т 1. Cheung GYC, Joo HS, Chatterjee SS, Otto M. Фенолорастворимые модулялины - критические детерминанты вирулентности стафилококков. Обзоры микробиологии FEMS. Blackwell Publishing Ltd; 2014. С. 698–719. DOI: 10.1111 / 1574-6976.12057
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Ли С., Хуанг Х., Рао Х, Чен В., Ван З., Ху Х. Фенол-растворимые модулялины: новые ассоциированные с вирулентностью пептиды стафилококков ОБЗОР. Futur Microbiol. 2014; 9: 203–216. DOI: 10.2217 / FMB.13.153
  4. ^ Jiang Q, Jin Z, Sun B. MgrA негативно регулирует образование и отслоение биопленок, подавляя экспрессию оперонов psm у Staphylococcus aureus. Appl Environ Microbiol. 2018; 84: 1–17. DOI: 10.1128 / AEM.001008-18
  5. ^ Берубе Б.Дж., Сампедро Г.Р., Отто М., Варденбург Дж. Б. Локус psmα регулирует выработку альфа-токсина Staphylococcus aureus во время инфекции. Заражение иммунной. 2014. 82: 3350–3358. DOI: 10.1128 / IAI.00089-14
  6. ^ Ян Дж., Сау Ч., Лай В., Цишон Дж., Ли В. Вирулентные пептиды PSMα Staphylococcus aureus индуцируют высвобождение кератиноцитов алармина, чтобы управлять IL-17-зависимым воспалением кожи. 2015; 344: 1173–1178. DOI: 10.1126 / science.1249098. Сон
  7. ^ Björnsdottir H, Rudin AD, Klose FP, Elmwall J, Welin A, Stylianou M, et al. Фенолорастворимые токсины модулина а-пептида из агрессивного золотистого стафилококка вызывают быстрое образование внеклеточных ловушек нейтрофилов посредством пути, независимого от активных форм кислорода. Фронт Иммунол. 2017; 8. DOI: 10.3389 / fimmu.2017.00257
  8. ^ Бойер М.С., Линдемос С., Вестергаард М., Ингмер Х. Регулируемые с помощью кворума фенолрастворимые модуляны ограничивают популяции персистирующих клеток в Staphylococcus aureus. Front Microbiol. 2018; 9. DOI: 10.3389 / fmicb.2018.00255
  9. ^ Graves, S. F .; Kobayashi, S.D .; Делео, Ф. Р. (2010). «Связанный с сообществом метициллин-устойчивый Staphylococcus aureus уклонение от иммунитета и вирулентность». Журнал молекулярной медицины. 88 (2): 109–114. Дои:10.1007 / s00109-009-0573-x. ЧВК  2852573. PMID  20049412.
  10. ^ а б Расигаде, Жан-Филипп; Труйе-Ассан, Софи; Ферри, Тристан; Диеп, Бинь Ан; Сапин, Анаис; Лосте, Янник; Ранфайнг, Джереми; Бадью, Седрик; Бенито, Ивонн (01.01.2013). «PSM гипервирулентного Staphylococcus aureus действуют как внутриклеточные токсины, убивающие инфицированные остеобласты». PLoS One. 8 (5): e63176. Дои:10.1371 / journal.pone.0063176. ISSN  1932-6203. ЧВК  3653922. PMID  23690994.
  11. ^ а б c Kizaki H, Omae Y, Tabuchi F, Saito Y, Sekimizu K, Kaito C. Растворимые в феноле модулины клеточной поверхности регулируют распространение колоний золотистого стафилококка. PLoS One. 2016; 11: 1–26. DOI: 10.1371 / journal.pone.0164523