세포리신

Cytolysin
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시톨리신은 미생물, 식물, 동물에서 분비되는 물질로, [1][2]개별 세포에 특이적으로 독성이 있으며, 많은 경우 용해를 통해 용해를 일으킨다.특정 세포에 대해 특정한 작용을 하는 세포리신은 그에 따라 명명된다.예를 들어 적혈구 파괴에 관여하는 세포리신은 헤몰리신 등으로 불린다.[3]세포리신은 정맥뿐만 아니라 면역에도 관여할 수 있다.

용혈신은 또한 리스테리아 모노사이토제네스와 같은 특정 박테리아에 의해 대식세포의 파고좀 막을 파괴하고 세포의 세포질로 빠져나가는 데 사용됩니다.

이력 및 배경

세포용해독소라는 용어는 [4]세포용해 효과가 있는 막손해독소(MDT)를 설명하기 위해 앨런 베른하이머에 의해 처음 도입됐다.발견된 첫 번째 종류의 세포용해독소는 인간과 같은 특정 민감한 종의 적혈구에 용혈작용을 한다.이러한 이유로 "헤몰리신(Hemolysin)"은 MDT를 설명하기 위해 처음 사용되었습니다.1960년대에 특정 MDT는 백혈구와 같은 적혈구 이외의 세포에 파괴적인 것으로 입증되었다.그리고 나서 "사이톨리신"이라는 용어는 "헤몰리신"을 대체하기 위해 베른하이머에 의해 도입되었다.세포리신은 세포에 [5]용해를 만들지 않고 막을 파괴할 수 있다.그러므로, "막 손상 독소"는 세포리신의 필수적인 작용을 묘사한다.시톨리신은 모든 박테리아 단백질 독소의 1/3 이상을 구성한다.세균성 단백질 독소는 사람에게 매우 독이 될 수 있다.예를 들어, 보툴리눔은 뱀의 독보다 사람에게 3x105 더 독성이 있고 그 독성량은 0.8x10mg에−8 [6]불과하다.장구균,[7] 포도상구균, 클로스트리디움 퍼프링겐스 등 다양한 그램 양성 및 그램 음성 박테리아가 질병을 일으키는 주요 무기로 시톨리신을 사용한다.

사이톨리신에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.1970년대 이후 40개 이상의 새로운 세포들이 발견되어 서로 다른 [8]과로 분류되었다.유전자 수준에서, 약 70개의 시톨리신 단백질의 유전자 구조가 연구되고 [9]발표되었습니다.막 손상의 상세한 과정도 조사되었다.Rossjohn 등은 진핵세포에 막구멍을 만드는 티올활성화 세포질인 Perfringolysin O의 결정구조를 제시한다.막삽입기구를 밝히는 막채널 형성의 상세모델을 [10]구축한다.샤투르스키 외 연구진은 병원성 클로스트리디움 퍼프링겐에 의해 생성된 콜레스테롤 의존성 모공 형성 세포질인 Perfringolysin O(PFO)의 막 삽입 메커니즘을 연구했다.폴리펩타이드당 단일 양성β 헤어핀을 사용하는 대신, PFO 모노머는 각각 막 전체에 걸쳐 있는 두 개의 양성β 헤어핀을 포함한다.Larry 등은 많은 그램 음성 박테리아에 의해 분비되는 MDT 계열인 RTX 독소의 막 투과 모델에 초점을 맞췄다.RTX에서 표적 지질막으로의 단백질 삽입 및 운반 과정이 밝혀졌다.[11]

분류

막을 손상시키는 시톨리신은 손상 메커니즘에 따라 세 가지 유형으로 분류할 수 있다.

  • 진핵세포의 인지질을 분해하여 진핵세포의 양층막을 공격하는 세포리신.대표적인 시톨리신으로는 C. 퍼프링겐α-톡신(포스폴리파아제 C), S. 아우레우스β-톡신(싱고미에리나제 C), Vibrio damsela(포스폴리파아제 D)가 있다.Farlane 등은 1941년에 C. perfringens α-toxin의 분자 메커니즘을 인정했으며, 이는 세균성 단백질 독소에 대한 선구적인 연구로 기록되었다.
  • 세포막의 소수성 영역을 공격하여 "디테란트"와 같은 역할을 하는 세포리신.예를 들어 황색포도상구균, 용혈균 및 루그두넨시스균의 26-아미노산 γ-톡신, 부틸리스균 독소 및 푸도모나스 아루기노사균의 시톨리신 등을 들 수 있다.
  • 표적 세포막에 모공을 형성하는 세포리신.이러한 유형의 세포리신은 또한 모공 형성 독소로 알려져 있으며 모든 세포리신의 가장 큰 부분을 차지한다.이러한 유형의 예로는 Clostridium perfringens 박테리아의 Perfringolysin O, 대장균의 Hemolysin, Listeria monocytogenes의 Listerolysin 등이 있습니다.이러한 유형의 세포막의 표적은 일반 세포막에서 콜레스테롤과 식세포막과 [6]같은 보다 구체적인 미생물까지 다양합니다.

모공형성세포리신

포린 구조의 기공은 특정 크기의 분자가 통과할 수 있게 해줍니다.
막융합을 통해 형성된 모공은 단백질 지질로만 만들어질 수 있다.
모공구조 표현

모공형성시톨리신(PFCs)은 막손상시톨리신의 [8]약 65%를 차지한다.맨프레드 메이어는 1972년 적혈구의 [12]C5-C9 삽입 중 첫 번째 모공 형성 세포인 시톨리신을 발견했다.PFC는 박테리아, 곰팡이, 심지어 [13]식물과 같은 다양한 공급원에 의해 생산될 수 있다.PFC의 병원성 과정은 일반적으로 표적 세포막에서 채널 또는 모공을 형성하는 것을 포함한다.모공에는 여러 가지 구조가 있을 수 있습니다.포린 같은 구조는 특정 크기의 분자가 통과할 수 있도록 한다.전기장은 모공 전체에 불균일하게 분포되어 있어 통과할 [14]수 있는 분자를 선택할 수 있습니다.이러한 구조는 포도상구균α-용혈신에서 [15]나타난다.막융합을 통해 모공을 형성할 수도 있다.Ca에 의해2+ 제어되는 소포의 막 융합은 단백질 지질로부터 [16]물을 채운 모공을 형성합니다.천공과 같은 모공형성 세포리신은 세포독성 킬러 T와 NK세포에 사용되어 감염된 세포를 파괴한다.

모공 형성법

숙주 세포에서 분비되는 세포리신(세균을 예로 사용).
시톨리신은 표적 세포막에서 올리고머의 클러스터를 형성한다.
세포는 표적 세포막에 채널(포자)을 만든다.
모공형성공정

보다 복잡한 기공 형성 과정은 여러 PFC 단량체의 올리고머화 과정을 포함한다.모공 형성 과정은 세 가지 기본 단계로 구성됩니다.세포리신은 처음에는 특정 미생물에 의해 생산된다.때때로 생산 유기체는 대장균에 의해 생성된 콜리신처럼 세포리신을 방출하기 위해 자신의 막에 모공을 만들 필요가 있다.본 [17]공정에서 시톨리신은 수용성 상태에서 단백질 단량체로 방출된다.세포리신은 종종 생산 숙주에게도 독성이 있다는 점에 유의하십시오.예를 들어, 콜리신은 여러 가지 [18]효소를 사용하여 세포의 핵산을 소비한다.이러한 독성을 예방하기 위해 숙주 세포는 세포 내부를 [8]손상시키기 전에 세포와 결합하기 위한 면역 단백질을 생성한다.

두 번째 단계에서, 세포막의 "수용체"를 일치시킴으로써 세포막의 표적 세포막에 부착한다.대부분의 수용체는 단백질이지만 지질이나 당과 같은 다른 분자일 수도 있습니다.수용체의 도움으로, 시톨리신 단량체는 서로 결합하고 올리고머의 클러스터를 형성한다.이 단계에서 시톨리신은 수용성 단량체 상태에서 올리고머 상태로 완전히 이행한다.

마지막으로 형성된 세포리신 클러스터는 표적 세포의 막을 뚫고 막구멍을 형성한다.이러한 모공의 크기는 1~2nm(S. aureus α-toxin, E. coli α-hemolysin, Aeromonas aerolysin)에서 25-30nm(Streplysin O, pneumolysin)까지 다양하다.

모공이 어떻게 형성되느냐에 따라 모공 형성 세포질은 두 가지로 나뉜다.α-헬리시스로 모공을 형성하는 것을 α-PFTs(Pore formating toxics)라고 한다.β-배럴 구조로 모공을 형성하는 것을 β-PFT라고 한다.일반적인 α-PFT와 β-PFT 중 일부는 아래 표에 나열되어 있다.

공통모공형성세포리신
α-PFT β-PFT
콜리신Ia, Pseudomonas aeruginosa extotoxin A, Actinia equina equinatoxin II 에어로리신, 클로스트림 셉티컴α-톡신, 황색포도상구균&알파-헤몰리신, 녹농증 세포독소, 탄저균 보호항원, 콜레스테롤 의존성 시톨리신.

세포리신의 영향

모공형성 시톨리신의 치사효과는 단일 세포에서 유입 및 유출 장애를 유발함으로써 수행됩니다.Na와 같은+ 이온을 통과시키는 모공은 표적 세포에서 이온 균형 능력을 초과하는 불균형을 일으킨다.그러므로 공격받은 세포는 [19]용해로 확장된다.표적 세포막이 파괴될 때, 세포리신을 생산하는 박테리아는 철분과 사이토카인과 [8]같은 세포 내 요소들을 소비할 수 있다.표적 세포의 중요한 구조를 분해하는 일부 효소는 방해물 없이 세포로 들어갈 수 있다.

콜레스테롤 의존성 세포리신

세포리신의 한 가지 특정한 유형은 콜레스테롤 의존성 세포리신이다.CDC는 많은 그램 양성 박테리아에 존재한다.CDC의 모공 형성 과정은 표적 세포막에 콜레스테롤이 있어야 한다.CDC에 의해 만들어지는 모공 크기는 세포리신의 올리고머 과정으로 인해 크다(25~30nm).콜레스테롤이 부착 단계에서 항상 필요한 것은 아니라는 점에 유의하십시오.예를 들어 Intermedilysin은 표적 세포에 부착할 때 단백질 수용체만 존재하면 되고, 모공 [20]형성 시 콜레스테롤이 필요하다.CDC를 통한 모공 형성은 위에서 설명한 단계보다 추가 단계를 수반합니다.수용성 단량체는 올리고머화되어 "프리포어" 복합체라는 중간 생성물을 형성하고 [20]β-배럴이 막에 침투한다.

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레퍼런스

  1. ^ 과학 프로젝트 정보 컴퓨터 검색 - Thesaurus - Cytolysin 2006-09-30 Wayback Machine에 아카이브된 Cytolysin
  2. ^ TheFreeDictionary.com의 미국 유산 의학 사전에서 "Cytolysin" 항목(2009년 1월 22일 취득)
  3. ^ TheFreeDictionary.com에 'Hemolysin' 출품작(2009년 1월 22일 취득)
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