Protektivní efekt kardiolipinu v membráně a další molekulární detaily mechanismu účinku surfaktinu

Abstract

Surfactin is a cyclic lipoheptapeptide produced by B. subtilis. It is a surface-active compound capable of interfering with the barrier function of the cytoplasmic membrane. With increasing concentration, it can disorganize the membrane, form conductive pores and eventually disintegrate the membrane in a detergent-like manner. The details of this mode of action are not well understood, nor is the mechanism by which the producer defends itself against its own toxic product. We have previously shown that B. subtilis, when exposed to surfactin, changes the lipid composition of its membranes, mainly increasing the amount of cardiolipin at the expense of phosphatidylglycerol. In this work, we have shown that the increase in cardiolipin content leads to a reduced susceptibility to permeabilization by surfactin in a concentration-dependent manner. This applies for membranes composed of synthetic phospholipids, membranes reconstituted from lipid isolates, and even living cells, as demonstrated by the propidium iodide test performed on B. subtilis cells deficient in cardiolipin production. However, we have not yet been able to prove whether this protective effect is at the level of surfactin insertion into the membrane or its action once inside the membrane. Besides that, we found that the stock solution...

Surfaktin, cyklický lipoheptapeptid produkovaný B. subtilis je povrchově aktivní látka schopná narušovat bariérovou funkci membrány. Se stoupající koncentrací postupně membránu dezorganizuje, tvoří v ní vodivé póry, a nakonec ji kompletně zničí detergentním mechanismem. Detaily mechanismu tohoto účinku nejsou zatím uspokojivě objasněny stejně tak jako není známý mechanismus, kterým se producent brání proti vlastnímu toxickému produktu. Předchozí výzkum naší skupiny ukázal, že B. subtilis po vystavení surfaktinu mění lipidické složení své membrány, zejména zvyšuje koncentraci kardiolipinu na úkor koncentrace fosfatidylglycerolu. V rámci tohoto projektu jsme prokázali, že remodelace lipidického složení membrány snižuje náchylnost k permeabilizaci surfaktinem. Nejvýraznější efekt má zvýšená koncentrace kardiolipinu, kterávede k nižší účinnostipermeabilizace modelové membránylipozómů připravené jak ze syntetických lipidů, tak lipidů izolovaných přímo z kultury producenta. Tento efekt je úměrný podílu kardiolipinu v membráně. Test permeabilizace membrány měřený vstupem sondy propidium jodid navíc ukázal, že mutantní kmen B. subtilis neschopný produkce kardiolipinu byl výrazně náchylnější k permeabilizaci surfaktinem přes to, že se nepodařily prokázat změny v množství surfaktinu vázaného do membrán. Mimo...