Fluorescenční studie bakteriálních membránových proteinů a buněčné signalizace.

Abstract

(česky) Tato práce shrnuje pět publikací, které se zabývají převážně adenylátcyklázovým toxinem (CyaA) bakterie Bordetella pertussis a jeho interakcí s biologickou membránou. CyaA narušuje buněčné membrány tvorbou malých kationt­selektivních kanálů a rozvrací buněčnou signalizaci pomocí enzymu (AC, adenylátcyklázy) přeměňujícího buněčné ATP na cAMP. První studie objasňuje mechanizmus narušování membrány v případě CyaA a příbuzného RTX toxinu, α­hemolyzinu (HlyA) produkovaného Escherichia coli. K tomuto účelu byly použity lipozómy jako umělý membránový systém a fluorescenční zhášecí metoda. Oba zkoumané toxiny vykazovaly postupný únik materiálu z lipozómů a rozdílné iontové selektivity (Fišer a Konopásek 2009). Jak doprava AC domény, tak tvorba kanálů jsou závislé na vlastnostech predikovaného transmembránového α­helixu (502­522). V naší práci jsme zkoumali další predikovaný transmembránový segment (565­591), který nese kyselé zbytky Glu(570) a Glu(581). Většina pokusů byla prováděna na erytrocytech a planárních lipidových membránách. Zjistili jsme, že záporný náboj v pozici 570 je zásadní pro iontovou selektivitu kanálu a je patrně umístěn v blízkosti jeho ústí. Substituce v obou pozicích zásadně ovlivňují schopnost translokace AC domény...

(English) This work is based on five publications studying mostly adenylate cyclase toxin (CyaA) from Bordetella pertussis and its interaction with biological membranes. CyaA permeabilizes cell membranes by forming small cation­selective pores and subverts cellular signaling by delivering an adenylate cyclase (AC) enzyme that converts ATP to cAMP into host cells. First study clarifies the membrane disruption mechanisms of CyaA and another bacterial RTX toxin; α­hemolysin (HlyA) from Escherichia coli. For this purpose, we employed a fluorescence requenching method using liposomes as target membranes. We showed that both toxins induced a graded leakage of liposome content with different ion selectivities (Fišer a Konopásek 2009). Both AC delivery and pore formation were previously shown to involve a predicted amphipathic α­helix(502­522). In the second publication we investigated another predicted transmembrane α­helix(565­591) that comprises a Glu(570) and Glu(581) pair. We examined the roles of these glutamates in the activity of CyaA, mostly on planar lipid membranes end erythrocytes. Negative charge at position 570, but not at position 581, was found to be essential for cation selectivity of the pore, suggesting a role of Glu(570) in...