Gündem

Bakterilerle savaşmak için lipidi barındıran ubiquitin protein etiketleri

0

Hücre içi bakteriler, örneğin Salmonella insan sağlığı için büyük bir tehdittir. Bu hastalığa neden olan mikroorganizmalar, koful adı verilen bir yapı oluşturan, konakçıdan türetilmiş bir zarda gizlenmiş insan hücrelerine girer. Çoğalmak için Salmonella daha sonra sitoplazmaya erişmeleri gerekir; bu, tipik olarak vakuol kopmasıyla yönettikleri bir başarıdır. Yazma Doğa, Otten et al.1 ev sahibinin istilaya karşı ön cephe saldırı modunu ortaya çıkarır Salmonella – önceden bilinmeyen bir mekanizma ve işaretleyen makine Salmonella konakçı protein ubikuitin ile. Bu etiketleme, mikrobiyal istilacının bozulmasına yol açan hareket olaylarını ayarlar.

Bu yıkım sürecinin kaplamayı içerdiği zaten biliniyordu. Salmonella ubiquitin ile2. Ubikuitin etiketli varlığı Salmonella sitoplazmada, proteinler etiketli mikroplara bağlandığında sinyal verirken bir savunma tepkisi başlatır. Bu, bakteriyi saran, otofagozom adı verilen çift membranlı bir organel oluşumunu tetikler.3,4. Otofagozom daha sonra yıkım mekanizmasıyla birleşir – lizozom adı verilen bir organel5,6. Bu süreçteki adımların çoğu anlaşılmıştır, ancak ilk aşamaya katkıda bulunanlar, ubikitin tarafından modifiye edilen bakteri molekülü ve doğrudan işaretleyen enzimdir. Salmonella, önceden bilinmiyordu.

Ubikitin tipik olarak, proteinler üzerindeki amino (ve nadir durumlarda hidroksil) gruplarına kovalent bağlantılar yoluyla hedef proteinlere birleştirilir. Bu her yerde bulunma reaksiyonları, E3 ligaz enzimleri olarak adlandırılanlarla katalize edilir. Aslında, birçok bakteri ve konakçı protein, enfeksiyon sırasında Salmonella7. Mücadelede rolü olan çeşitli E3 ligazları önerilmiştir. Salmonella5. Bununla birlikte, beklenmedik bir şekilde, Otten ve meslektaşları, yalnızca Salmonella klasik bir E3 ligaz tarafından kullanılandan farklı bir mekanizma ile katalize edilir, fakat aynı zamanda ubikitilasyon hedefinin kendisinin bir protein bile olmadığı.

Yazarlar, mikroskopi ve biyokimyasal çalışmalardan, bakteri zarının yüzeyinin bir lipid bileşeni olan moleküler lipopolisakkarit (LPS) olarak ubikitilasyon için bakteri hedefine işaret eden kanıtlar topladılar. LPS, bakteriyel dış zardaki lipid A, şekerler ve O-antijen molekülleri olarak adlandırılanlardan oluşur (Şekil 1). İle donatılmış Salmonella LPS’nin farklı versiyonlarını değiştiren mutantlar ve her yerde bulunmanın farklı aşamalarını izlemek için süper çözünürlüklü görüntülemeyi kullanan yazarlar, Salmonella konakçı insan hücrelerinden saflaştırılmıştır. Bu her yerde bulunma hedeflerinin kaynatıldıktan sonra çözülebilir olduğunu buldular. Bu sonuç, protein olmayan bir her yerde bulunma hedefi ile tutarlıdır.

Şekil 1

Şekil 1 | Enfeksiyona karşı insan savunma tepkisi, bakteriyel bir lipidi işaretler.Bir Salmonella bakteri, vakuol adı verilen bir yapıda konakçı zarı ile çevrili olduğu insan hücrelerini istila edebilir. Vakuol rüptürü, mikroorganizmanın sitoplazmaya erişmesini sağlar. Konakçı hücreler, bakteriyi ubiquitin (Ub) proteini ile etiketlemeye dayanan enfeksiyonu temizlemek için bir savunma tepkisi oluşturur. Otten ve diğerleri.1 başlangıçtaki her yerde bulunma olayına RNF213 enziminin aracılık ettiğini ve bakteriyel lipit lipopolisakkariti (LPS) hedeflediğini ortaya koymaktadır. Şimdiye kadar, lipidlerden ziyade proteinler, her yerde bulunma hedefleri olarak tanımlandı. LPS, lipit A, iç çekirdek ve dış çekirdek olarak adlandırılan şekerler ve O-antijen moleküllerinden oluşur. Otten ve diğerleri. RNF213’ün lipid A’yı ubikitin ile etiketlediğini bildiriniz. Hedeflere ubikitin de ekleyebilen protein LUBAC3,4, daha sonra işe alınır ve tanımlanamayan bir bakteri substratına bağlanan bir ubikuitin molekülleri zinciri oluşturur (bu, bilinmeyen bir protein olabilir, muhtemelen LPS’ye bağlı bir protein veya hatta LPS’ye bağlı ubikitin molekülü olabilir). Bir ubikitin zincirinin oluşumu, savunma tepkilerini yönlendiren sinyalleri tetikler ve bakteri bozulur.

LPS’nin ubikitin etiketlemenin hedefi olduğunu kesin olarak doğrulamak için, Otten et al. proteinlerin veya diğer makromoleküllerin amino gruplarını ubikitin tarafından modifikasyon bölgeleri olarak dışlayan kimyasal ve genetik yöntemler kullandı. Daha sonra, her yerde bulunma enzimlerinin kaynağı olarak insan konukçu hücrelerinden elde edilen özütleri ve bakteri yüzeyinde ya tek başına lipid A ya da kısaltılmış LPS biçimleri olan suşlardan gelen bakterileri kullanarak, yazarlar her yerde bulunma olayını yeniden oluşturdular. laboratuvar ortamında. Bu, lipid A’yı potansiyel olarak hidroksil grupları, fosfat grupları veya her ikisi üzerinde her yerde bulunmaya tabi olan minimal LPS formu olarak tanımladı.

LPS ubikitilasyonunun bu yeniden yapılandırılması, yazarlara E3 ligaz enzimini tanımlamanın bir yolunu sağladı. Yetenekli biyokimyasal saflaştırma yoluyla, Otten ve meslektaşları esrarengiz enzimi RNF213 proteini olarak tanımladılar. Bu büyük enzim, bilinen işlev alanlarını (bir dynein benzeri AAA + motor alanı ve bir çinko bağlayıcı HALKA alanı) ve bilinmeyen işlevli diğerlerini içerir.8. RNF213’ü kodlayan gendeki mutasyonlar, moyamoya hastalığı adı verilen serebrovasküler bir bozuklukla ilişkilidir.9. Bu genin hücrelerde silinmesi, lipidle ilişkili toksisiteyi iyileştirmek veya hücre ölümü veya bağışıklık sistemi işlevi ile ilişkili sinyallemeyi etkilemek gibi çeşitli etkileri ortaya çıkarır – birden fazla işleve sahip olan RNF213’ün göstergesi10,11.

Otten ve meslektaşları, RNF213’ün spesifik alanlardan yoksun versiyonlarını veya bilinen fonksiyonel amino asit kalıntılarında değişikliklerle test ettiler. Bu, dynein benzeri AAA + alanının her yerde bulunmada bir role sahip olduğunu gösterdi, ancak RING alanı için böyle bir rol bulunmadı. Bu şaşırtıcıdır, çünkü RING alanı çoğu E3 ligazının ayırt edici özelliğidir, ancak yazarların bulgusu, RNF213’ün kendisini ubiquitylate etmesi için RING alanının gerekli olmadığını bildiren yapısal bir çalışma ile tutarlıdır.8. Otten ve meslektaşları, RNF213’te, dört sistein (C) ve iki histidin (H) amino asit kalıntısından (CHC) oluşan, proteinlerin çinko bağlama alanlarına özgü bir moleküler motif belirledi.3H) LPS’nin her yerde bulunabilmesi için gerekli olduğundan laboratuvar ortamında.

LPS her yerde bulunma, konakçı hücrelerin kurtulmasını nasıl sağlar? Salmonella? Önceki çalışmalar3,4 LUBAC olarak bilinen bir E3 ligazının, bir ubikuitinin karboksi terminalini zincirdeki bitişik ubikuitinin amino terminaline bağlayarak oluşan doğrusal ubikuitin zincirleri olarak adlandırılanları birleştirdiğini gösterir. Bu zincirlerin bakterilerle mücadelede iki rolü vardır. Bağışıklık tepkilerini aktive etmek için sinyal veren proteinleri işe alırlar ve otofagozom oluşumunu destekleyen otofaji reseptör proteinlerini kullanırlar.

Bakterilere LUBAC katılımının, doğrusal zincir montajını başlatmak için önceki bir her yerde bulunma olayını gerektirdiği göz önüne alındığında3,4yazarlar, bu önceki olayı RNF213’ün sürüp sürmediğini test etti. Nitekim yazarlar, RNF213’ten yoksun veya CHC’ye karşılık gelen mutasyonları içeren hücrelerin3RNF213’ün H motifi, LUBAC’ı görevlendirmede ve lineer ubikuitin zincirlerini biriktirmede başarısız oldu (LUBAC aracılı ubikitilasyon için bakteri hedefi, tanımlanmayı beklemektedir). Bunun bir sonucu olarak, bu hücreler aynı zamanda ubikitin bağlayıcı otofaji reseptörlerini de toplayamadı. Bu bulgular, konakçı hücrelerden bakteriyel klirensin anahtar başlatıcısı olarak RNF213’e bağlı LPS ubikitilasyonunu doğrulamaktadır.

Proteinlerin aynı anda her yerde bulunmasına rağmen, ubikitinin bir lipide transferi, bizim bildiğimiz kadarıyla, eşi görülmemiş bir durumdur. Bu çalışma, gelecekteki araştırmalar için çok sayıda soruyu gündeme getiriyor. Lipitler veya karbonhidratlar da dahil olmak üzere, protein olmayan diğer ubikitilasyon hedefleri olabilir mi? RNF213’ün moyamoya hastalığına bağlı olduğu düşünüldüğünde, bakteriyel ubiquitylasyondaki değişikliklerin bu tam olarak anlaşılmamış bozuklukta bir rolü olup olmadığını araştırmaya değer. İlginç bir şekilde, Otten ve diğerleri. moyamoya hastalığı olan kişilerle ilişkili RNF213’teki mutasyonların, bakteriyel LPS’nin her yerde bulunmasında bir kusura neden olmadığını bulmuş ve bu da, potansiyel olarak geleneksel olmayan her yerde bulunmayı içeren diğer işlevsel kusurların hastalığa neden olduğunu düşündürmüştür.

LPS’yi hedefleyen her yerde bulunma mekanizmasının tüm detayları bir sır olarak kalmaya devam ediyor. Olay, tipik olarak ubikitinin hedefe daha sonra transfer edilmesi için bir E3 ligaz üzerindeki bir sistein amino asit kalıntısına ubikitini aktaran UBCH7 proteinini içerir.12. Bununla birlikte, RNF213 üzerindeki aday sistein kalıntılarının belirlenmesi zordur çünkü ubikitilasyonda yer alan motifin yapısı kriyoelektron mikroskobu yapısal verilerinde yakalanmaz.8 RNF213 için. Görünüşe göre RNF213, geleneksel olmayan her yerde bulunma mekanizmalarını kullanırken yalnız olmayacak. Tam olarak LPS’yi nasıl tanıdığı ve dynein benzeri AAA + motor alanının RNF213 işlevine nasıl katkıda bulunduğu, gelecek için ilginç sorulardır. Cevaplar, RNF213’ün protein olmayan başka hedefleri olup olmadığını belirlemeye yardımcı olabilir. Otten ve meslektaşlarının çalışmaları, ubikitin sistemi anlayışımızda önemli bir adım sağlar ve ortaya çıkarılmayı bekleyen daha fazla sırrı işaret eder.

İlgi Alanları

Yazarlar Interline Therapeutics’in kurucu bilimsel danışma kurulu üyeleridir. JWH, Caraway Therapeutics’in kurucusu ve bilimsel danışma kurulunun üyesidir.

Profesör

Karıştır ve eşleştir COVID aşıları, güçlü bağışıklık tepkisini tetikler

Previous article

Galapagos’taki İkonik Darwin Kemeri Bir Çöküşten Sonra Sonsuza Kadar Gitti

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Gündem