Familia das proteínas da membrana externa relacionadas coa virulencia

OMP relacionadas coa virulencia
E. coli OmpX, PDB 1qj8.
Identificadores
Símbolo	Ail_Lom
Pfam	PF06316
InterPro	IPR000758
PROSITE	PDOC00582
SCOPe	1qj9 / SUPFAM
OPM superfamily	26
OPM protein	1qj8
Estruturas proteicas dispoñibles: Pfam   estruturas / ECOD   PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum resumo de estruturas PDB 1ormA:24-171 1q9gA:24-171 1qj8A:24-171

As proteínas da membrana externa relacionadas coa virulencia, ou, en certos contextos,proteínas da superficie externa (Osp), son proteínas que se expresan na membrana externa de bacterias gramnegativas e son esenciais para a supervivencia das bacterias dentro de macrófagos e para a invasión das células eucariotas.

Esta familia consta de varias proteínas bacterianas e de fagos de tipo Ail/Lom. A proteína Ail de Yersinia enterocolitica é un factor de virulencia coñecido. As proteínas desta familia predise que constan de oito follas beta transmembrana e catro bucles expostos na superficie. Pénsase que Ail promove directamente a invasión e o bucle 2 contén un sitio activo, quizais un dominio para a unión a un receptor. A proteína de fago Lom exprésase durante a lisoxenia e codifica proteínas da envoltura da célula hóspede. Lom atópase na membrana externa bacteriana e é homóloga de proteínas de virulencia doutros dous xéneros de enterobacteriáceas. Suxeriuse que a lisoxenia pode xeralmente ter un papel na supervivencia bacteriana en hóspedes animais e talvez na patoxénese.

As proteínas da superficie externa da bacteria Borrelia burgdorferi (causante da enfermidade de Lyme) exercen un papel na persistencia nas carrachas (concretamente OspA, OspB, OspD), transmisión ao hóspede mamífero (OspC, BBA64), adhesión á célula hóspede (OspF, BBK32, DbpA, DbpB) e na evasión do sistema inmunitario do hóspede (VlsE). A proteína OspC activa o sistema inmunitario innato por medio da sinalización a través dos receptrores TLR1, TLR2 e TLR6.^[1]

Exemplos

Entre os membros deste grupo están:

• PagC, proteína necesaria para a supervivencia de Salmonella typhimurium en macrófagos e para a virulencia en ratos.^[2]
• A proteína da membrana externa Rck do plásmido de virulencia de S. typhimurium e S. enteritidis.^[3]
• Ail, un produto do cromosoma de Yersinia enterocolitica que pode contribuír á adherencia bacteriana e á invasión de liñas celulares epiteliais.^[4]
• OmpX de Escherichia coli, que promove a adhesión e a entrada en células de mamíferos. Tamén ten un papel na resistencia contra o ataque do sistema de complemento humano.^[5]
• Unha proteína Lom do bacteriófago lambda.^[6]
• OspA/B son lipoproteínas de Borrelia burgdorferi. OspA e OspB comparten un 53% de identidade de aminoácidos e probablemente unha estrutura proteíca en folla β “independente” antiparalela similar asociada coa superfice da membrana externa a través dun residuo cisteína NH₂-terminal lipidado.^[7]
• OspC é unha importante lipoproteína de superficie producida por Borrelia burgdorferi cando as carrachas infectadas se alimentan. A OspC cómpre para a invasión das glándulas salivares da caracha.^[8] As B. burgdorferi deficientes en OspC teñen unha capacidade marcadamente reducida (aproximadamente 800 veces menor que as espiroquetas control que expresan OspC) para a transmisión exitosa en ratos.^[9] A súa síntese diminúe despois da transmisión a un hóspede mamífero.^[10] Esta proteína desaparece da superficie bacteriana arredor de dúas semanas despois da infección.^[11]

Estrutura

A estrutura cristalina de OmpX de E. coli revela que OmpX consta dun barril beta de oito febras antiparalelas veciñas.^[12] A estrutura mostra dúas faixas de residuos de aminoácidos aromáticos e unha fita de residuos non polares que se une ao interior da membrana. A parte central do barril consiste nunha extensa rede de enlaces de hidróxeno entre residuos moi conservados. Así, a OmpX lembra unha micela inversa. A estrutura da OmpX mostra que a parte da proteína que se estende pola membrana está moito mellor conservada que os bucles extracelulares. Ademais, estes bucles forman unha folla beta que fai protrusión, cuxo bordo se une presumiblemente a proteínas externas. Suxeriuse que este tipo de unión promove a adhesión celular e a invasión e axuda a defenderse contra o sistema de complemento. Aínda que OmpX ten a mesma topoloxía de folla beta que a proteína da membrana externa A relacionada estruturalmente (OmpA) InterPro: IPR000498, os seus barrís difiren no número e redes de enlaces de hidróxeno internas.

A proteína OspA de Borrelia burgdorferi é unha proteína da superificie celular pouco corrente, ten dous dominios globulares que están conectados cunha folla β dunha soa capa. Esta proteína é moi soluble e contén un gran número de residuos de Lys e Glu. Estes residuos de alta entropía poden desfavorecer o empaquetamento cristalino.^[13]

Notas

1. Oosting, Marije; Buffen, Kathrin; Meer, Jos W. M. van der; Netea, Mihai G.; Joosten, Leo A. B. (2016-03-03). "Innate immunity networks during infection with Borrelia burgdorferi". Critical Reviews in Microbiology 42 (2): 233–244. ISSN 1040-841X. PMID 24963691. doi:10.3109/1040841X.2014.929563. 
2. Miller SI (1991). "PhoP/PhoQ: macrophage-specific modulators of Salmonella virulence?". Mol. Microbiol. 5 (9): 2073–2078. PMID 1766380. doi:10.1111/j.1365-2958.1991.tb02135.x. 
3. Cirillo DM, Heffernan EJ, Wu L, Harwood J, Fierer J, Guiney DG (1996). "Identification of a domain in Rck, a product of the Salmonella typhimurium virulence plasmid, required for both serum resistance and cell invasion". Infect. Immun. 64 (6): 2019–2023. PMC 174031. PMID 8675302. doi:10.1128/IAI.64.6.2019-2023.1996. 
4. Miller VL, Bliska JB, Falkow S (1990). "Nucleotide sequence of the Yersinia enterocolitica ail gene and characterization of the Ail protein product". J. Bacteriol. 172 (2): 1062–1069. PMC 208537. PMID 1688838. doi:10.1128/jb.172.2.1062-1069.1990. 
5. Tommassen J, Stoorvogel J, van Bussel MJ, van de Klundert JA (1991). "Molecular characterization of an Enterobacter cloacae outer membrane protein (OmpX)". J. Bacteriol. 173 (1): 156–160. PMC 207169. PMID 1987115. doi:10.1128/jb.173.1.156-160.1991. 
6. Pulkkinen WS, Miller SI (1991). "A Salmonella typhimurium virulence protein is similar to a Yersinia enterocolitica invasion protein and a bacteriophage lambda outer membrane protein". J. Bacteriol. 173 (1): 86–93. PMC 207160. PMID 1846140. doi:10.1128/jb.173.1.86-93.1991. 
7. Templeton, Thomas J. (2004-03-01). "Borrelia Outer Membrane Surface Proteins and Transmission Through the Tick". Journal of Experimental Medicine (en inglés) 199 (5): 603–606. ISSN 0022-1007. PMC 2213303. PMID 14981110. doi:10.1084/jem.20040033. 
8. Pal, Utpal; Yang, Xiaofeng; Chen, Manchuan; Bockenstedt, Linda K.; Anderson, John F.; Flavell, Richard A.; Norgard, Michael V.; Fikrig, Erol (2004-01-15). "OspC facilitates Borrelia burgdorferi invasion of Ixodes scapularis salivary glands". Journal of Clinical Investigation (en inglés) 113 (2): 220–230. ISSN 0021-9738. PMC 311436. PMID 14722614. doi:10.1172/JCI19894. 
9. Pal, Utpal; Yang, Xiaofeng; Chen, Manchuan; Bockenstedt, Linda K.; Anderson, John F.; Flavell, Richard A.; Norgard, Michael V.; Fikrig, Erol (2004-01-15). "OspC facilitates Borrelia burgdorferi invasion of Ixodes scapularis salivary glands". Journal of Clinical Investigation (en inglés) 113 (2): 220–230. ISSN 0021-9738. PMC 311436. PMID 14722614. doi:10.1172/JCI19894. 
10. Tilly, Kit; Krum, Jonathan G.; Bestor, Aaron; Jewett, Mollie W.; Grimm, Dorothee; Bueschel, Dawn; Byram, Rebecca; Dorward, David; VanRaden, Mark J. (2006-06-01). "Borrelia burgdorferi OspC Protein Required Exclusively in a Crucial Early Stage of Mammalian Infection". Infection and Immunity (en inglés) 74 (6): 3554–3564. ISSN 0019-9567. PMC 1479285. PMID 16714588. doi:10.1128/IAI.01950-05. 
11. Crother, Timothy R.; Champion, Cheryl I.; Whitelegge, Julian P.; Aguilera, Rodrigo; Wu, Xiao-Yang; Blanco, David R.; Miller, James N.; Lovett, Michael A. (2004-09-01). "Temporal Analysis of the Antigenic Composition of Borrelia burgdorferi during Infection in Rabbit Skin". Infection and Immunity (en inglés) 72 (9): 5063–5072. ISSN 0019-9567. PMC 517453. PMID 15321999. doi:10.1128/IAI.72.9.5063-5072.2004. 
12. Schulz GE, Vogt J (1999). "The structure of the outer membrane protein OmpX from Escherichia coli reveals possible mechanisms of virulence". Structure 7 (10): 1301–1309. PMID 10545325. doi:10.1016/S0969-2126(00)80063-5. 
13. Makabe, Koki; Tereshko, Valentina; Gawlak, Grzegorz; Yan, Shude; Koide, Shohei (2006-08-01). "Atomic-resolution crystal structure of Borrelia burgdorferi outer surface protein A via surface engineering". Protein Science (en inglés) 15 (8): 1907–1914. ISSN 1469-896X. PMC 2242579. PMID 16823038. doi:10.1110/ps.062246706. 

Véxase tamén

Bibliografía

• Miller VL, Beer KB, Heusipp G, Young BM, Wachtel MR (setembro de 2001). "Identification of regions of Ail required for the invasion and serum resistance phenotypes". Mol. Microbiol. 41 (5): 1053–62. PMID 11555286. doi:10.1046/j.1365-2958.2001.02575.x. 
• Barondess JJ, Beckwith J (agosto de 1990). "A bacterial virulence determinant encoded by lysogenic coliphage lambda". Nature 346 (6287): 871–4. Bibcode:1990Natur.346..871B. PMID 2144037. doi:10.1038/346871a0.