Пущино 2014 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пущинский государственный естественно-научный институт»

Научно-образовательный центр «Микробиологии и биотехнологии»

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина РАН

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

«Биогенезис и функции бактериального S-слоя»

Выполнила: Федченко В.А.

Пущино 2014 г.

Наружная поверхность многих archaea и бактерий покрыта белковым поверхностным слоем (известный как S‑layer), который сформирован из мономерных белков в расположенный с равными интервалами. Бактерии обладают посвященными путями для укрывательства и постановки на якорь S‑layer к клеточной стенке, и у некоторых разновидностей Gram‑positive есть многочисленные семейства генов S‑layer. У S‑layers есть важные роли в росте и выживании, и их много функций включают обслуживание целостности клетки, показ фермента и, у болезнетворных микроорганизмов и сотрапезников, взаимодействия с хозяином и его иммунной системой. В этом обзоре мы обсуждаем наши современные знания о S‑слоях и связанных белков, включая их структуры, механизмы укрывательства и постановки на якорь и их разнообразных функций.

S‑слои найдены и на бактериях Gram‑positive и на Gramnegative и очень распространены в archaea. Они определены как (2D) прозрачные множества, которые покрывают всю клетку, и они, как думают, обеспечивают важные функциональные свойства. S‑layers состоят из одного или более (glyco) белков, известных как белки S‑layer (SLPs), которые подвергаются self‑assembly, чтобы сформировать расположенное с равными интервалами множество на поверхности клетки. Поскольку SLPs - некоторые самые богатые белки в cell2, их биогенетика потребляет значительные метаболические ресурсы, который отражает их важность для организма. S‑layers были сначала признаны в 1950-х и были изучены в нескольких разновидностях в течение следующих десятилетий, которые показали значительные детали их структур, используя методы, такие как микроскопия электрона freeze‑etch. Такой анализ показал структурно разнообразный S‑слой, с наклонным (p1, p2), квадрат (p4) или шестиугольная (p6) решетка symmetries. Некоторые разновидности Gram‑positive питают семейства белков, содержащие SLPs и белки SLP‑related, которые разделяют общую клетку wallanchoring механизм. Однако еще не ясно, способствуют ли все члены семьи продуктивно S‑layer self‑assembly. Эти белки — например, Бацилла anthracis S‑layer‑associated белки (BSLs) и Clostridium, трудные белки клеточной стенки (CWPs) (см. ниже) — включены в этот Обзор, поскольку многие функционально релевантны. ТАБЛИЦА 1 обрисовывает в общих чертах весь SLPs и связанные белки, которые описаны в этом Обзоре. Отсутствие S‑layers в образцовых организмах Escherichia coli и Бацилла subtilis препятствовало их молекулярному анализу во время ‘молекулярной микробиологии’ эра 1980-х. Недавние достижения в геномике и структурной биологии, вместе с разработкой новых молекулярных инструментов клонирования для многих разновидностей, облегчили структурные и функциональные исследования SLPs. Всеобъемлющие обзоры о S‑layers были написаны более чем за десятилетие, и другие подчеркнули эксплуатацию SLPs в nanotechnology1,2,5,6. Превосходный обзор archaeal конверта клетки, который включает свойства S‑layers в этой области жизни, недавно был published3. В этом Обзоре мы обсуждаем биологию бактериального SLPs и выдвигаем на первый план недавние открытия, которые сформировали наше понимание этих важных белков. Разнообразие генов S‑layer и белков, S‑layers обычно составляются из единственного белка и их структурных генов, может быть связано с генами, которые кодируют компоненты модификации или секреторных путей. Несмотря на очевидно сохраненную функцию обеспечения 2D множества, окружающего клетку, генетические и функциональные исследования показывают, что есть широкое разнообразие и в последовательностях и в ролях белков S‑layer. Наследственная изменчивость. Несколько бактериальных разновидностей показывают наследственную изменчивость в выражении SLP; возможно, лучший пример этого - зародыш кампилобактерии, в котором изменение S‑layer очень хорошо characterized7. В серотипе напряжения зародыша C., геном содержит до 1500 у.е..

Начиная с первого наблюдения, о котором сообщают, за поверхностным слоем (S‑layer) в 1953 (КАСАТЕЛЬНО 110), все более и более сложные и high‑resolution методы были применены к исследованию морфологии S‑layer, симметрии и, в конечном счете, строение атома. Часть самой поразительной ранней визуализации морфологии S‑layer прибыла из электронной микроскопии отрицательно запятнанных фрагментов клеточной стенки и изолировала S‑layers, а также freeze‑fracture микроскопию неповрежденного cells4,111. Белки S‑layer (SLPs) спонтанно формируют two‑dimensional (2D) кристаллы в пробирке, которые могут быть изучены, используя электронную микроскопию (EM). Часть a числа показывает регулярное шестиугольное поверхностное множество Thermoanaerobacter thermohydrosulfuricus cell112. Более подробная структурная информация может быть получена из 2D кристаллов, используя электронную кристаллографию; например, передача ИХ изображения отрицательно запятнанных фрагментов S‑layer от Acetogenium kivui, (часть b, верхняя группа), получающийся электрон ‑ образцы дифракции (часть b, верхняя группа, вставки), three‑dimensional (3D) карта проектирования, показанная частично b (понижают группу). Карта проектирования ясно показывает p6 шестиугольную симметрию S‑layer и шести отдельных мономеров SLP, которые формируют ring‑like основной компонент надмолекулярного structure113. В последние годы атомная микроскопия силы (AFM) была развита как high‑resolution метод отображения, чтобы визуализировать макромолекулы и особенно хорошо подходит для исследования бактериального surfaces114, поскольку это позволяет беспрецедентное разрешение неповрежденных образцов S‑layer при родных водных условиях и с functionalized подсказками, способность нанести на карту отдельные белки в пределах слоя (часть c показывает изображение AFM re‑assembled Lysinibacillus sphaericus SbpA S‑layer, показывая ясный четырехугольный symmetry115). Вследствие трудностей в росте 3D кристаллов, которые подходят для кристаллографии X‑ray, которые, частично, относятся к склонности SLPs сформировать 2D кристаллы, есть недостаток high‑resolution S‑layer структуры. Много групп взяли, ‘делят и завоевывают’ подход, кристаллизуя рекомбинантный ген или протеолитическим образом полученные фрагменты SLPs. Первая структура, которая будет издана, была 52‑residue coiled‑coil фрагмент tetrabrachion SLP от чрезвычайного thermophile Staphylothermus marinus116, сопровождаемого двумя частичными структурами archaeal SLPs от Methanosarcina spp.117,118. Каждый включает роман seven‑bladed β ‑ пропеллер (известный как область YVTN), поликистозная суперсемейная область сгиба болезни почек и одна треть, пока еще неструктурированная, область, которая предсказана, чтобы принять параллель right‑handed β ‑ сгиб спирали. Другой SLP имеет два, высоко связал области DUF1608, у одной из которых есть пара связанных β ‑ сгибы сэндвича и трансмембранный anchor118. Частичные структуры были также решены для двух из Geobacillus stearothermophilus SLPs (SbsC, испытывающий недостаток в carboxy‑terminal кристаллизации domain55 и SbsB, испытывающий недостаток в amino‑terminal поверхностном соответствии слоя (SLH). Гомологи сока выражены от единственного сока promoter8 и имеют обширное соответствие последовательности. Широко, high‑frequency хромосомные перестановки, которые включают инверсию ДНК и перекомбинацию, приводят к фенотипичному переключению и выражению дополнительных гомологов сока на поверхности клеток, которая приводит к аллергенным образом отличному S‑layer8–10. 212 | МАРТ 2014 | ТОМ 12 трудный S‑layer C. составлен из двух белков: high‑molecular вес (HMW) SLP и lowmolecular вес (LMW) SLP, оба из которых произведены протеолитическим расколом предшественника белок S‑layer SlpA. LMW SLP, который, вероятно, стоит перед окружающей средой, показывает значительную изменчивость последовательности среди strains11,12. Это изменение затрагивает признание антитела, который по-видимому отражает давление иммунной реакции хозяина. Генетическое основание разнообразия S‑layer в трудном C. было проанализировано, используя high‑throughput геном, упорядочивающий из группы клинически разнообразных напряжений, которые показали присутствие кассеты на ~10 КБ, которая кодирует SlpA, белок translocase подъединица (SecA2) и два CWPs (см. ниже), 13. Авторы определили 12 расходящихся кассет среди напряжений и предложили, чтобы переключение recombinational произошло в трудном населении C., чтобы произвести аллергенное разнообразие. Интересно, одна из кассет существенно больше, чем другие (24 КБ по сравнению с 10 КБ) и содержит 19 дополнительных генов, которые кодируют предполагаемый остров гликозилирования (см. ниже). Другой трудный белок S‑layer C., белок клеточной стенки V (CwpV), подвергается переменной фазы expression14, который установлен инверсией ДНК элемента, который расположен между покровителем и структурным gene15. Выражение Phase‑variable случайное изменение экспрессии гена в бактериальном населении. Выражение в отдельных клетках или включено или выключено, приводя к фенотипичной разнородности в населении. Семейства генов S‑layer. Некоторые firmicutes содержат многократные генные гомологи S‑layer, которые показывают различные степени идентичности последовательности, которая предполагает, что дупликация гена привела к семье генов, у которых есть функциональное разнообразие. Лучшие изученные примеры SLP и связанных семей белкового гена сочтены в B. anthracis и C. трудный. На основе присутствия трех тандемных ОБЗОРОВ поверхности ПРИРОДЫ | соответствие слоя MICROBIOLOGY (SLH) мотивы (см. ниже) в пределах предсказанных поверхностных белков, 24 предполагаемых BSLs были определены в B. anthracis Sterne16, включая два главных белка S‑layer, Сок и EA1 (РИС. 1). B. anthracis SLPs включены в S‑layer на различных стадиях роста; Сок S‑layer произведен во время фазы экспоненциального роста и заменен в постоянной фазе EA1 S‑layer17. Три BSLs закодированы плазмидами: два из них закодированы pOX1, и каждый закодирован pOX216. В каждом BSL договорились три tandemly, мотивы SLH расположены или в конечной остановке аминопласта или в конечной остановке карбоксила белка. В некоторых случаях белки значительно больше, чем ~220 остатков, которые требуются для областей SLH; например, Sap1 и белки EA1 - больше чем 800 остатков в длине. В некоторых случаях функциональные области исполнительного элемента могут быть определены в этих больших белках, включая области, которые кодируют лейциновые богатые повторения (LRRs) и β ‑ lactamase и несколько областей, которые вовлечены в peptidoglycan синтез и гидролиз. Эхиноцереус бациллы, который является близким родственником B. anthracis, испытывает недостаток в bslG, bslK и amiA генах B. anthracis, но гавани три уникальных bsl гена, bslV, bslW, и bslX, которые не найдены в B. anthracis18. Нужно подчеркнуть, что эти BSLs не были родственными.

показанный сформировать 2D множества; эта собственность замечена только в Соке и EA1 в B. anthracis. Удивительно аналогичная ситуация найдена в трудном C. Много Clostridia spp. используют область клеточной стенки, связывающей 2 (CWB2) аналогичным способом к мотивам SLH, чтобы закрепить S‑layer к основной клеточной стенке (см. ниже). В трудном C. есть 29 CWPs, у каждого из которых есть три тандема области CWB2, включая главный SLP, SlpA19. Сравнение областей исполнительного элемента, которые связаны с B. anthracis BSL белки и трудный CWPs C., показывает много подобных функций, включая peptidoglycan гидролазы, предполагаемый adhesins и белки LRR (РИС. 1). Семьи белков поверхности CWB2‑containing, включая некоторых, у которых есть области исполнительного элемента, также найдены в Clostridium botulinum и Clostridium tetani20,21. Большое количество SLP paralogues в Clostridia и Bacilli, которые несут область исполнительного элемента — многие из которых предсказаны, чтобы быть выставленными окружающей среде — вдохновляет идею, что S‑layer функционирует как леса, чтобы показать белки или гликопротеины к внешней среде. Таким образом S‑layer может передать различные функции своему хозяину (см. ниже), в зависимости от свойств белка или гликопротеина, который показан.

От белков до функционального S‑layers SLPs транспортируются на поверхность клеток, где они собираются в заказанные структуры S‑layers. Кроме того, чтобы построить полностью функциональный S‑layer, SLPs закреплены на клеточной стенке и, в некоторых организмах, высоко glycosylated. Система укрывательства типа I независимая от секунды система укрывательства белка у грамотрицательных бактерий. Это состоит из внутреннего мембранного транспортера Связывающей ATP кассеты (ABC), periplasmic мембранного белка сплава и внешней мембранной поры. Системы укрывательства мультибелка иждивенца секунды укрывательства типа II систем у грамотрицательных бактерий; они тесно связаны с канариумом филиппинским типа IV. Укрывательство белков S‑layer. Перемещение белков через конверт клетки - существенный процесс у всех бактерий. Укрывательство белков S‑layer представляет особую проблему для бактерий вследствие большого количества белка, который требуется, чтобы формировать смежное парапрозрачное множество; например, мы оцениваем, что трудный S‑layer C. содержит до 500,000 подъединиц, который требует укрывательства приблизительно 140 подъединиц в секунду за клетку во время экспоненциального роста. Несколько отличных механизмов развились, чтобы справиться с этим высоким потоком белка, но, поскольку укрывательство S‑layer теперь изучается в нескольких бактериальных разновидностях, много тенденций появляются (РИС. 2). ОБЗОРЫ ПРИРОДЫ | MICROBIOLOGY Во многих разновидностях Gram‑negative, включая Caulobacter crescentus, Serratia marcescens и зародыш C., укрывательство S‑layer полагается на определенный тип I укрывательства system22–24, который включает внутреннюю мембранную кассету ATP‑binding (ABC) транспортер и внешняя мембранная пора (РИС. 2B). В зародыше C. four‑gene оперон, который смежен с phase‑variable S‑layer кассета, кодирует три белка, SapD, SapE и SapF, у которых есть соответствие к системам укрывательства типа I, и дополнительный уникальный белок, SapC. Мутагенез этого оперона блокирует укрывательство S‑layer, и four‑gene оперон достаточен для укрывательства белка S‑layer Сапа в несоответствующем host24. У рыбы болезнетворные микроорганизмы Aeromonas hydrophila и Aeromonas salmonicida, укрывательство S‑layer, кажется, зависит от определенного типа II систем укрывательства (РИС. 2B). SLPs и разновидностей обладают amino‑terminal сигналом укрывательства и в каждой разновидности, дополнительные белки укрывательства, у которых есть соответствие к компонентам prototypic pullulanase система укрывательства — тип II.

система укрывательства, которая найдена в Klebsiella spp. — были определены:A. hydrophila S‑protein компонент укрывательства D (SpsD) соответственный к pullulanase D (PulD) и белку укрывательства A. salmonicida, ApsE соответственный к PulE. Мутагенез или spsD или апсиды приводит к periplasmic накоплению SLPs25,26. A. salmonicida ApsE закодирован в пределах полной группы укрывательства типа II, которая смежна с геном S‑layer vapA. Другие гены в этой группе не были изучены подробно, но кажется вероятным, что закодированная система укрывательства типа II ответственна за укрывательство VapA. Укрывательство S‑layer было изучено подробно у двух бактерий Gram‑positive, B. anthracis и C. трудный (РИС. 2A). В обоих случаях укрывательство предшественника S‑layer зависит от дополнительного укрывательства Секунды system27,28. Дополнительная система укрывательства Секунды была сначала определена в Mycobacterium tuberculosis29 и была с тех пор характеризована в небольшом количестве Gram‑positive species30. У организмов, которые обладают дополнительной системой Секунды, есть две копии ATPase SecA (SecA1 и SecA2); у некоторых бактерий, таких как B. anthracis, также есть дополнительный SecY (SecY2). Соучастник Атпэз, SecA2, ответственен за укрывательство маленького подмножества белков. В B. anthracis, эффективное укрывательство и главных белков S‑layer, EA1 и Сока, требует SecA2 и белка собрания S‑layer SlaP27. В трудном C. дополнительная система Секунды ответственна за укрывательство предшественника S‑layer SlpA и главный phase‑variable белок клеточной стенки CwpV28. Интересно, есть поразительная степень генетической связи между генами, которые кодируют белки S‑layer и их специальные системы укрывательства во многих организмах, которые описаны выше, включая трудный C., B. anthracis, A. salmonicida, зародыш C. и C. crescentus. Есть также доказательства горизонтальной передачи генной кассеты, которая содержит slpA и secA2 между различными происхождениями C. difficile13. Это подчеркивает важность S‑layer и его укрывательства в жизненном цикле этих организмов. Когда молекулярная характеристика S‑layers распространяется на новые разновидности, это будет захватывающим, чтобы видеть, являются ли специальные системы укрывательства и трудная генетическая связь общими чертами биогенетики S‑layer. Постановка на якорь белков S‑layer на поверхность клеток. S‑layer закреплен на поверхности клеток через non‑covalent взаимодействия со структурами поверхности клеток, обычно с lipopolysaccharides (LPSs) у бактерий Gram‑negative и с полисахаридами клеточной стенки у бактерий Gram‑positive. В целом S‑layer, бросающий якорь у бактерий Gram‑negative, менее хорошо характеризуется, чем у бактерий Grampositive. Однако S‑layers C. crescentus и C. зародыш был изучен в некоторых деталях. В C. crescentus, amino‑terminal ~225 аминокислот RsaA SLP на 98 килодальтонов требуется для закрепления с LP на клетке surface31,32. Точный механизм этого взаимодействия должен все же быть характеризован, частично потому что точное показание.

Поскольку больше структурной информации становится доступным, будет интересно видеть, ли псевдотример, обязательная договоренность также разделена между SLH и областями CWB2, которые предложили бы, чтобы у них было общее или сходящееся эволюционное происхождение. Формирование заказанного множества на поверхности клеток. S‑layer - по определению, 2D множество единственного белка, но как точно множество сформировано? Ясно, что у SLPs, которые формируют множества, есть по крайней мере две функциональных области: бросающая якорь область, такая как тандем SLH или мотивы CWB2, который прилагает белок к основной клеточной стенке; и область кристаллизации, которая добивается взаимодействия SLP–SLP. Области кристаллизации, которые могут содержать несколько структурных областей, были определены в G. stearothermophilus SbsB55 и SbsC56 и присутствуют в SLPs других разновидностей, включая те B. anthracis57. В ориентире publication58, 3D кристаллическая структура SbsB была описана, показав атомные контакты между смежными 718 residue‑long SLP области кристаллизации, а также путь, которым отдельные структурные области в пределах молекул скоординированы Ca2 + — анион, который, как известно, важен для формирования S‑layer в G. stearothermophilus58 (КОРОБКА 1). Структура также показывает поры приблизительно 30 Å в диаметре, которые сформированы в интерфейсе между тремя смежными подъединицами, который совместим с ролью в проходимости (см. ниже). Нужно отметить, что не все SLPs, как показывали, сформировали 2D множества, и мало известно о потенциале self‑assembly связанных белков, таких как B. anthracis BSL белки и трудный CWPs C. Однако эти белки найдены в пределах S‑layer и, хотя они, вероятно, проводятся в месте взаимодействиями с лигандами клеточной стенки, мы не можем исключить это, они формируют боковые взаимодействия с остальной частью S‑layer. G. stearothermophilus, Paenibacillus alvei, Geobacillus tepidamans, Aneurinibacillus thermoaerophilus и форзиция Tannerella, кодирующая glycosyltransferases, ферменты обработки гликана и оборудование мембранного транспорта, которые достаточны для гликана биосинтетические пути (рассмотренный в КАСАТЕЛЬНО 60). Пути гликозилирования S‑layer были описаны в нескольких разновидностях, включая G. stearothermophilus65, P. alvei66 и T. forsythia67, который привел к предложению биосинтетического маршрута, который включает передачу галактозы от nucleotide‑activated сахара uridine diphosphate (UDP) ‑ α ‑ d‑galactose к перевозчику липида, формированию единицы связи добавлением гликанов и собранием растущей повторной цепи гликана на единицу связи. Эти реакции происходят в цитоплазме перед транспортировкой законченной цепи гликана через ABC‑transporter (в случае G. stearothermophilus) периферической стороне мембраны, где гликан лигирован к белку S‑слоя.

У CsbA (также известный как SlpB) есть amino‑terminal область, которая связывает с коллагеном типов I и IV и carboxyl‑terminal областью, которая взаимодействует с бактериальной клеткой wall70. Эта collagen‑binding деятельность, как думают, добивается бактериальной колонизации пищеварительного тракта (РИС. 3A). Интересно, два других предполагаемых гена S‑layer присутствуют в этом напряжении: slpC, который расположен вниз по течению csbA, транскрипционным образом активен, и slpA - silent70–72. Как главный поверхностный антиген трудных C., S‑layer был привлечен по делу о его способности, которая будет признана и активирует, иммунная система. Белки SlpA (HMW и LMW SLPs) вызывают выпуск проподстрекательских цитокинов от человеческих моноцитов и вызывают созревание человеческих monocyte‑derived дендритных клеток (MDDCs) 73. Дальнейшая работа продвинула эти результаты, показав, что SLPs вызвал созревание кости мыши marrow‑derived дендритные клетки и производство цитокинов interleukin‑12 (IL‑12), фактор некроза опухоли α (TNFα) и IL‑10, но не производство IL‑1β. Значительно, активация дендритных клеток зависела от рецептора Toll‑like 4 (TLR4) и впоследствии вызвала клеточные реакции помощника T, которые, как известно, вовлечены в разрешение бактериального pathogens74. Инфекция мышей TLR4‑knockout привела к более серьезным признакам, чем у wild‑type мышей, который предполагает, что у TLR4 есть важная роль в бактериальном clearance74. И HMW и LMW SLPs трудных C. требовались для активации дендритных клеток, которая предполагает, что или весь комплекс признан TLR4, или что один из SLPs - лиганд, но что это требует, чтобы быть замеченным в контексте комплекса HMWLMW. S‑layer мог бы функционировать как adhesin в естественных условиях. До сих пор роль SlpA как adhesin не была исследована, используя мутагенез, поскольку slpA - существенный ген, но недавние достижения в genetics76–78 должны позволить создание условных напряжений мутанта, которые могли использоваться в экспериментах инфекции, чтобы проверить эту гипотезу. Наконец у белка phase‑variable CwpV есть бактериальная auto‑aggregation деятельность, у которой могла бы быть роль во время infection15. В B. anthracis, точных ролях Сока и EA1 неизвестны, но действия некоторого BSLs были объяснены. Белок BslA, как показывали, добивался прилипания скрытого B. anthracis к HeLa cells16. Мутанты bslA показывают ограниченное распространение тканям и уменьшенной ядовитости в модели морской свинки инфекции, которая предполагает, что BslA - функциональный adhesin, который требуется для полной ядовитости B. anthracis79. Другой белок S‑layer, BslK, добивается haem внедрения при помощи близкого железного транспортера (ОПРЯТНЫЙ) domain80 (РИС. 3C). В эхиноцереусе B., у которого есть очень подобный BSLs к B. anthracis, но совсем другой краткий состав, csaB мутант, как находили, был дефектным в сохранении Сока, EA1 и BslO на клетке wall18. csaB мутант показал уменьшенную ядовитость в модели мыши инфекции, вовлекая один или несколько BSLs в патогенез сибирской язвы. Патогенный зародыш C. Gram‑negative - главная причина абортов у овец и рогатого скота и может вызвать непроходящие системные инфекции в людях. S‑layer, который составлен из белка Сока, важен для хозяина colonization81. Сок аллергенным образом переменный (см. выше), который вносит в уклонение хозяина свободный response82,83. S‑layer крайне важен для патогенеза, поскольку мутант напрягается, не вызывают болезнь и чувствительны к phagocytosis и убивающий в сыворотке, установленной дополнительным C3 (REFS 84–86) (РИС. 3a). Аллергенное изменение происходит во время инфекции в людях, как показано напряжениями, которые были изолированы на ранних и поздних стадиях инфекции от четырех человек со вторичным впадением зародыша C. infections87. В трех пациентах напряжение подверглось выключателю в преобладающем белке S‑layer, который выражен. предполагаемая кислотная дегидрогеназа UDP‑N‑acetyl‑d‑mannosaminuronic, увеличенное формирование биофильма и измененный подвижность двух форзиций T. белки S‑layer на SDS — эффект, который совместим с glycosylation94. Исследование протеомики также нашло увеличенные количества белков S‑layer в биофильмах Tannerella по сравнению с планктоническим cells95. Форзиция T. S‑layer, кажется, важен для ядовитости этого болезнетворного микроорганизма как прилипание к, и вторжение в, человеческие gingival эпителиальные клетки (клетки Ca9‑22) и рот эпидермальные клетки карциномы (клетки KB) была уменьшена или отменена в мутанте, который был дефектным в tfsA и tfsB92. У SLPs, как также показывали, была роль в защите от хищничества. Паразитная бактерия Bdellovibrio bacterovirus имеет широкий ряд хозяев и заражает и копирует в periplasm восприимчивых.

В B. были исследованы anthracis, физиологических функциях Сока, EA1 и белков Bsl. У сока и EA1 оба есть peptidoglycan гидролаза activity102, хотя они испытывают недостаток в известных функциональных областях, которые определяют такую деятельность. У BslO, который имеет предполагаемую деятельность N‑acetylglucosaminidase и локализован в перегородках клетки, есть роль в катализации клеточного деления; мутанты bslO показывают увеличенную цепь клетки length103 (РИС. 3C). Удлиненные цепи бактерий также замечены в мутанте сока, и это отсутствие Сока может быть дополнено добавлением очищенного белка BslO к культурной среде, восстановив клеточное деление и уменьшив длину цепи. В wild‑type клетках Сок преобладающе визуализировался на боковой клеточной стенке, далеко от перегородок, который предполагает, что B. anthracis управляет пространственным смещением SLPs, чтобы гарантировать правильную локализацию функциональных предприятий, таких как BslO104. В C. трудная семья CWPs и SLPs, несколько белков потенциально добиваются peptidoglycan синтеза и реконструкции, включая Cwp22, у которого есть l, d‑transpeptidase activity105. Другие функции S‑layer. Другая функция, которая связана с S‑layer, плавает в морском пехотинце Синечококкусе spp.106 (РИС. 3C). Эта бактерия очень подвижна, но не обладает никаким очевидным кнутом или другими органоидами, которые могли бы добиться плавания, и механическое основание для его подвижности - главным образом тайна. В мутантах, которые были дефектными для плавания, были определены два поверхностных белка, которые важны для этой деятельности: SwmA и SwmB107. SwmA составляет 130 килодальтонов glycosylated S‑layer белок, и SwmB - большой белок на 1.12 мегадальтона. Другие гены, которые важны для плавания, кодируют транспортер ABC и несколько glycosyltransferases108. Хотя эти результаты указывают на другую функцию для S‑layer и предполагают, что гликозилирование SwmA требуется для подвижности, они, к сожалению, не побеждают нас гораздо дальше в объяснении этого очень необычного механизма плавания. Перспективы После их открытия в 1950-х и после десятилетий исследования, наше знание бактериального SLPs увеличилось значительно в последние несколько лет. Ясно, что у S‑layers нет одной единственной функции, скорее разнообразие функций очевидно, и мы ожидаем видеть, что новые функции показали, поскольку больше разновидностей изучено. In Sara, M. & Sleytr, U. B. Белки S‑layer. Дж. Бэктерайол. 182, 859–868 (2000). некоторый archaea, такой как Sulfolobus spp., S‑layer, кажется, единственный non‑lipid элемент envelope3, который предполагает, что структурная целостность могла бы быть наследственной функцией SLPs. В некоторых бактериальных разновидностях, таких как Clostridia, S‑layer, кажется, важен для жизнеспособности клетки, поскольку безоговорочные мутанты удаления не могут быть построены. В этих разновидностях SLP - главный компонент белка поверхности клеток, хотя диапазон других макромолекул найден. Все более и более сложные и high‑resolution методы, такие как атомная микроскопия силы (AFM).

Дата добавления: 2015-07-11