Хоанофлагеллятная пора

Mar 09, 2023

Биология связи, том 5, Номер статьи: 954 (2022) Цитировать эту статью

1712 Доступов

1 Цитаты

19 Альтметрика

Подробности о метриках

Хоанофлагелляты — примитивные простейшие, используемые в качестве моделей эволюции животных. Они экспрессируют большое разнообразие мультидоменных белков, способствующих адгезии и клеточной коммуникации, тем самым обеспечивая богатый набор молекул для биотехнологии. Адгезия часто включает в себя белки, образующие складку β-трилистника со свойствами связывания углеводов, поэтому их классифицируют как лектины. В результате скрининга базы данных последовательностей с использованием специального метода была создана TrefLec, база данных, содержащая 44714 лектинов-кандидатов в β-трилистник среди 4497 ​​видов. В TrefLec был проведен поиск оригинальных комбинаций доменов, что привело к выделению SaroL-1 у хоанофлагелляты Salpingoeca Rosetta, который содержит как β-трилистник, так и аэролизин-подобные порообразующие домены. Показано, что рекомбинантный SaroL-1 связывает галактозу и ее производные с более сильным сродством к связанным с раком α-галактозилированным эпитопам, таким как гликосфинголипид Gb3, при внедрении в гигантские однослойные везикулы или клеточные мембраны. Кристаллические структуры комплексов с трисахаридом Gb3 и GalNAc послужили основой для построения модели олигомерной поры. Наконец, распознавание эпитопа αGal на гликолипидах, необходимого для гемолиза эритроцитов кролика, позволяет предположить, что токсичность в отношении раковых клеток достигается за счет углеводозависимого порообразования.

Лектины представляют собой белковые рецепторы, которые связывают сложные углеводы, не модифицируя их, и, следовательно, участвуют в сигнальной функции гликокода, кодируемого в гликоконъюгатах, таких как гликолипиды и гликопротеины, на поверхности клетки1,2. Лектины участвуют во многих биологических процессах, таких как эмбриональное развитие, рост клеток и иммуномодуляция, и имеют решающее значение для взаимодействия между микроорганизмами и клетками-хозяевами (патогенность, симбиоз). Домены лектина часто связаны с другими функциональными белками, такими как ферменты или токсины. Опасными для жизни примерами являются рицин3 или холерный токсин4, в которых лектиновый домен отвечает за специфичность и адгезию к гликанам клеточной поверхности до поглощения клетками токсина, который мешает метаболизму.

Другой механизм действия наблюдается у порообразующих токсинов (ПФТ), которые олигомеризуются и создают дыры в мембранах бактерий или клеток-хозяев5,6. Специфические β-порообразующие токсины (β-PFT) образуют поры, полностью выстланные β-тяжами, и включают семейство аэролизинов7,8. Эти белки содержат консервативный C-концевой домен аэролизина и N-концевой домен, который принимает различные топологии, воздействуя на клеточную поверхность, некоторые из них имеют лектиноподобную складку. Аэролизин из Aeromonas Hydrophila связывается с гликоконъюгатами через домен коклюшного токсина9, тогда как цитолизин из Vibrio cholerae представляет как лектиновые домены β-призмы, так и β-трилистника10. У эукариот лектин-зависимые β-PFT были описаны у рыб, т.е. наттерин-подобный белок у рыбок данио11 и миноги12, у трепанга13 и у грибов14. Такие модульные белки представляют большой интерес, поскольку специфичность лектина может быть использована для индукции цитотоксичности, например, в раковых клетках, как было протестировано с лектином миноги12. Среди других стратегий выявление новых порообразующих лектинов может стать ценным инструментом для исследований и терапии.

Недавно было разработано новое программное обеспечение для идентификации и аннотирования лектинов в протеомах, что позволяет осуществлять поиск лектинов, содержащих β-PFT. Этот инструмент использует преимущества классификации лектинов на основе структуры, предложенной в UniLectin3D, базе данных тщательно отобранных и классифицированных вручную 3D-структур лектинов, включая их олигомерный статус и сайты связывания углеводов15. Тандемные повторы часто встречаются в лектинах, таких как β-трилистники или β-пропеллеры, и, как известно, бросают вызов традиционным методам поиска мотивов последовательности. Тем не менее, обнаружение улучшается за счет независимого рассмотрения каждого повтора с точным разграничением на основе трехмерной формы. Этот подход был проверен на β-пропеллерах16 и здесь распространен на β-трилистники.