Phân định và phân tích đột biến các miền YopE của Yersinia pseudotuberculosis điều hòa sự chuyển vị qua màng tế bào vi khuẩn và tế bào eukaryote
Tóm tắt
Các vi khuẩn gây bệnh thuộc chi Yersinia tiết ra một số phân tử hiệu ứng khác nhau, được gọi là Yops, vào trong bào tương của tế bào eukaryote thông qua hệ thống tiết tấn công loại III. Để xác định các vùng của YopE từ Yersinia pseudotuberculosis cần thiết cho sự chuyển vị qua màng tế bào vi khuẩn và tế bào eukaryote, chúng tôi đã xây dựng một loạt các gen lai bao gồm nhiều lượng yopE được liên kết với miền mã hóa adenylate cyclase của gen cyclolysin (cyaA) từ Bordetella pertussis. Bằng cách kiểm tra hoạt động adenylate cyclase của các tế bào nguyên vẹn, chúng tôi cho thấy một protein YopE-Cya chứa chỉ 11 amino axit ở đầu N của YopE được xuất ra hiệu quả ra bề mặt ngoài của tế bào vi khuẩn. Việc thay thế từng amino axit trong bảy amino axit đầu tiên của YopE đã làm giảm đáng kể lượng protein báo cáo được phát hiện trên bề mặt tế bào, gợi ý rằng miền cực đầu N của YopE được công nhận bởi máy móc tiết tấn công. Như đã được chỉ ra gần đây đối với protein YopE của Y. enterocolitica (M.-P. Sory, A. Boland, I. Lambermont, và G. R. Cornelis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:11998-12002, 1995), chúng tôi phát hiện rằng việc xuất ra bề mặt tế bào không đủ để protein YopE-Cya được chuyển vào bào tương của tế bào eukaryote. Để vượt qua màng tế bào HeLa, ít nhất 49 dư lượng mã hóa yopE là cần thiết. Việc thay thế leucine 43 của YopE bằng glycine đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc đưa protein báo cáo vào tế bào HeLa. Thật bất ngờ, việc xuất từ tế bào vi khuẩn cũng không đủ để protein YopE-Cya được giải phóng từ bề mặt tế bào vi khuẩn vào dịch nuôi cấy. Ít nhất 75 dư lượng YopE là cần thiết để phát hiện hoạt động của protein báo cáo tương ứng trong dịch nuôi cấy, cho thấy rằng có một miền giải phóng tồn tại trong vùng này của YopE. Chúng tôi cũng cho thấy rằng protein tương tự chaperone YerA cần tối thiểu 75 dư lượng YopE để tạo thành một phức hợp ổn định trong ống nghiệm với protein YopE-Cya và, hơn nữa, rằng YerA không cần thiết để định hướng protein YopE-Cya tới phức hợp tiết tấn công. Tổng hợp lại, kết quả của chúng tôi gợi ý rằng việc vượt qua màng vi khuẩn và eukaryote diễn ra bởi các quá trình riêng biệt công nhận các miền khác nhau của YopE và rằng các quá trình này không phụ thuộc vào hoạt động của YerA.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Bergman , T. , K. Erickson , E. E. Galyov , C. Persson , and H. Wolf-Watz . 1994 . J . Bacteriol. 176 : 2619 - 2626 .
Bergman , T. , S. Håkansson , Å. Forsberg, L. Norlander , A. Macelaro , A. Bäckman , I. Bölin , and H. Wolf-Watz . 1991 . Analysis of the V-antigen IcrGVHyopBD operon of Yersinia pseudotuberculosis: evidence for a regulatory role of LcrH and LcrV . J. Bacteriol. 173 : 1607 - 1616 .
Bliska , J. B. , K. Guan , J. E. Dixon , and S. Falkow . 1991 . Tyrosine phosphate hydrolysis of host proteins by an essential Yersinia virulence determinant . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 : 1187 - 1191 .
Bölin , I. , and H. Wolf-Watz . 1984 . Molecular cloning of the temperatureinducible outer membrane protein 1 of Yersinia pseudotuberculosis . Infect. Immun. 43 : 72 - 78 .
Botsford , J. L. , and J. F. Harman . 1992 . Cyclic AMP in prokaryotes . Microbiol. Rev. 56 : 100 - 122 .
Fällman , M. , K. Andersson , S. Håkansson , K. -E. Magnusson , O. Stendahl , and H. Wolf-Watz . 1995 . Yersinia pseudotuberculosis inhibit Fc receptormediated phagocytosis in J774 cells . Infect. Immun. 63 : 3117 - 3124 .
Forsberg , Å., R. Rosqvist, R. , and H. Wolf-Watz . 1994 . Regulation and polarized transfer of the Yersinia outer proteins (Yops) involved in antiphagocytosis . Trends Microbiol. 2 : 14 - 19 .
Forsberg , Å., and H. Wolf-Watz. 1990 . Genetic analysis of the yopE region of Yersinia spp.: identification of a novel conserved locus, yerA, regulating YopE expression . J. Bacteriol. 172 : 1547 - 1555 .
Frithz-Lindsten , E. , R. Rosqvist , L. Johansson , and Å. Forsberg. 1995 . The chaperone-like protein YerA of Yersinia pseudotuberculosis stabilizes YopE in the cytoplasm but is dispensible for targeting to the secretion loci . Mol. Microbiol. 16 : 635 - 647 .
Glaser , P. , D. Ladant , O. Sezer , F. Pichot , A. Ullman , and A. Danchin . 1988 . The calmodulin-sensitive adenylate cyclase of Bordetella pertussis: cloning and expression in Escherichia coli . Mol. Microbiol. 2 : 19 - 30 .
Håkansson S. 1995. Ph.D. thesis. Umeå University Umeå Sweden.
Håkansson , S. , E. E. Galyov , R. Rosqvist , and H. Wolf-Watz . 1996 . The Yersinia YpkA Ser/Thr kinase is translocated and subsequently targeted to the inner surface of the HeLa cell plasma membrane . Mol. Microbiol. 20 : 593 - 603 .
Iino , T. , M. Takahashi , and T. Sako . 1987 . Role of amino-terminal positive charge on signal peptide in staphylokinase export across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli . J. Biol. Chem. 262 : 7412 - 7417 .
Jarvis , K. G. , J. A. Giron , A. E. Jerse , T. K. McDaniel , M. S. Donnenberg , and J. B. Kaper . 1995 . Enteropathogenic Escherichia coli contains a putative type III secretion system necessary for the export of proteins involved in attaching and effacing lesion formation . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 : 7996 - 8000 .
Kaniga , K. , S. Tucker , D. Trollinger , and J. Galan . 1995 . Homologs of the Shigella IpaB and IpaC invasins are required for Salmonella typhimurium entry into cultured epithelial cells . J. Bacteriol. 177 : 3965 - 3971 .
Klee , C. B. , T. H. Crouch , and P. G. Richman . 1980 . Calmodulin. Annu. Rev. Biochem. 49 : 489 - 515 .
Landschulz , W. H. , P. F. Johnson , and S. L. McKnight . 1988 . The leucine zipper: A hypothetical structure common to a new class of DNA binding proteins . Science 240 : 1759 - 1764 .
Lehnhardt , S. , N. S. Pollitt , J. Goldstein , and M. Inouye . 1988 . Modulation of the effects of mutations in the basic region of the OmpA signal peptide by the mature portion of the protein . J. Biol. Chem. 263 : 10300 - 10303 .
Menard , R. , P. Sansonetti , C. Parsot , and T. Vasselon . 1994 . Extracellular association and cytoplasmic partitioning of the IpaB and IpaC invasins of S. flexneri . Cell 79 : 515 - 525 .
Michiels , T. , and G. R. Cornelis . 1991 . Secretion of hybrid proteins by the Yersinia Yop export system . J. Bacteriol. 173 : 1677 - 1685 .
Michiels , T. , J. -C. Vanooteghem , C. Lambert de Rouvroit , B. China , A. Gustin , P. Boudry , and G. R. Cornelis . 1991 . Analysis of virC, an operon involved in the secretion of Yop proteins by Yersinia enterocolitica . J. Bacteriol. 173 : 4994 - 5009 .
Persson , C. , R. Nordfelth , A. Holmström , S. Håkansson , R. Rosqvist , and H. Wolf-Watz . 1995 . Cell surface bound Yersinia translocate the protein tyrosine phosphatase YopH by a polarized mechanism into the target cell . Mol. Microbiol. 17 : 135 - 150 .
Plano , G. V. , and S. C. Straley . 1993 . Multiple effects of IcrD mutations in Yersinia pestis . J. Bacteriol. 175 : 3536 - 3545 .
Rosqvist , R. , Å. Forsberg, M. Rimpiläinen , T. Bergman , and H. Wolf-Watz . 1990 . The cytotoxic protein YopE of Yersinia obstructs the primary host defence . Mol. Microbiol. 4 : 657 - 667 .
Rosqvist , R. , Å. Forsberg, and H. Wolf-Watz . 1991 . Intracellular targeting of the Yersinia YopE cytotoxin in mammalian cells induces actin microfilament disruption . Infect. Immun. 59 : 4562 - 4569 .
Rosqvist , R. , K. -E. Magnusson , and H. Wolf-Watz . 1994 . Target cell contact triggers expression and polarized transfer of Yersinia YopE cytotoxin into mammalian cells . EMBO J. 13 : 964 - 972 .
Salmond , G. P. C. , and P. J. Reeves . 1993 . Membrane traffic wardens and protein secretion in Gram-negative bacteria . Trends Biochem. Sci. 18 : 7 - 12 .
Sory , M. - P. , A. Boland , I. Lambermont , and G. R. Cornelis . 1995 . Identification of the YopE and YopH domains required for secretion and internalization into the cytosol of macrophages, using the cyaA gene fusion approach . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 : 11998 - 12002 .
Sory , M. - P. , and G. R. Cornelis . 1994 . Translocation of a hybrid YopEadenylate cyclase from Yersinia enterocolitica into HeLa cells . Mol. Microbiol. 14 : 583 - 594 .
Watarai , M. , T. Tobe , M. Yoshikawa , and C. Sasakawa . 1995 . Contact of Shigella with host cells triggers release of Ipa invasins and is an essential function of invasiveness . EMBO J. 14 : 2461 - 2470 .
Wattiau , P. , B. Bernier , P. Deslee , T. Michiels , and G. R. Cornelis . 1994 . Individual chaperones required for Yop secretion by Yersinia . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91 : 10493 - 10497 .
Wattiau , P. , and G. R. Cornelis . 1993 . SycE, a chaperone-like protein of Yersinia enterocolitica involved in the secretion of YopE . Mol. Microbiol. 8 : 123 - 131 .
Wen , W. , J. L. Meinkoth , R. Y. Tsien , and S. S. Taylor . 1995 . Identification of a signal for rapid export of proteins from the nucleus . Cell 82 : 463 - 473 .
Wickner , W. , A. J. M. Driessen , and F. -U. Hartl . 1991 . The enzymology of protein translocation across the Escherichia coli plasma membrane. Annu . Rev. Biochem. 60 : 101 - 124 .