الكوليسين

الموسوعة الحرة

الكوليسين نوع من البكتيريوسينات تنتجه بعض سلالات الإشريكية القولونية ، وهو سام لها . [ 1 ] تُطلق الكوليسينات في البيئة للحد من منافسة السلالات البكتيرية الأخرى . ترتبط الكوليسينات بمستقبلات الغشاء الخارجي ، وتستخدمها للانتقال إلى السيتوبلازم أو الغشاء السيتوبلازمي، حيث تُمارس تأثيرها السام للخلايا، بما في ذلك إزالة استقطاب الغشاء السيتوبلازمي، ونشاط إنزيمات DNase و RNase ، أو تثبيط تخليق المورين .

بناء

الكوليسينات المُشكِّلة للقنوات (الكوليسينات A، B، E1، Ia، Ib، وN) هي بروتينات غشائية عابرة للغشاء الخلوي ، تعمل على إزالة استقطاب الغشاء السيتوبلازمي، مما يؤدي إلى تبديد الطاقة الخلوية. [ 2 ] تحتوي هذه الكوليسينات على ثلاثة نطاقات على الأقل: نطاق نقل طرفي N مسؤول عن الحركة عبر الغشاء الخارجي والفراغ المحيط بالبلازما (نطاق T)؛ ونطاق مركزي مسؤول عن التعرف على المستقبل (نطاق R)؛ ونطاق سام طرفي C مسؤول عن تكوين القنوات في الغشاء السيتوبلازمي (نطاق C). [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ينظم نطاق R الهدف ويرتبط بالمستقبل على الخلية الحساسة. يشارك نطاق T في عملية النقل، مستغلًا آليات الخلية المستهدفة. أما نطاق C فهو نطاق "القتل"، وقد يُحدث ثقبًا في غشاء الخلية المستهدفة ، أو يعمل كإنزيم نوكلياز لتقطيع الحمض النووي DNA أو RNA للخلية المستهدفة. [ 5 ]

الانتقال

تستطيع معظم الكوليسينات عبور الغشاء الخارجي للخلية عبر نظام مستقبلين، حيث يُستخدم مستقبل واحد للارتباط الأولي والآخر للعبور. يرتبط الكوليسين في البداية بمستقبلات سطح الخلية ، مثل بروتينات الغشاء الخارجي OmpF وFepA وBtuB وCir وFhuA؛ وقد صُنفت الكوليسينات وفقًا للمستقبلات التي ترتبط بها. يتطلب عبور الغشاء وجود بروتينات محددة في الفراغ المحيط بالخلية، مثل TolA وTolB وTolC وTonB. [ 6 ] يُعد كلوكاين [ 7 ] DF13 بكتيريوسينًا يُعطل الريبوسومات عن طريق تحليل الحمض النووي الريبوزي 16S في الريبوسومات 30S في موقع محدد. [ 8 ]

مقاومة

نظرًا لأنها تستهدف مستقبلات محددة وتستخدم آليات نقل خاصة، تستطيع الخلايا مقاومة الكوليسين عن طريق كبح أو حذف جينات هذه البروتينات. قد تعاني هذه الخلايا المقاومة من نقص عنصر غذائي أساسي (مثل الحديد أو فيتامين ب )، لكنها تستفيد من عدم موتها. تُظهر الكوليسينات "حركية قتل بضربة واحدة"، وهو ما لا يعني بالضرورة أن جزيئًا واحدًا يكفي للقتل، بل يعني بالتأكيد أن عددًا قليلًا منها يكفي. في خطابه عند استلامه جائزة نوبل عام 1969، افترض سلفادور إي. لوريا أن الكوليسينات لا يمكن أن تكون بهذه السمية إلا من خلال إحداث تأثير متسلسل يُزعزع استقرار غشاء الخلية. [ 9 ] لم يكن مصيبًا تمامًا، لكن الكوليسينات المُكوِّنة للمسام تُزيل استقطاب الغشاء، وبالتالي تقضي على مصدر الطاقة للخلية. تُعد الكوليسينات سمومًا فعالة للغاية .

التنظيم الجيني

تُحمل جميع الكوليسينات تقريبًا على البلازميدات . وينقسم هذا النوع من البلازميدات إلى فئتين رئيسيتين : بلازميدات كبيرة ذات عدد نسخ منخفض، وبلازميدات صغيرة ذات عدد نسخ مرتفع. تحمل البلازميدات الكبيرة جينات أخرى، بالإضافة إلى أوبيرون الكوليسين. يتكون أوبيرون الكوليسين عادةً من عدة جينات رئيسية ، تشمل جينًا بنيويًا للكوليسين، وجينًا للمناعة، وجينًا لبروتين إطلاق البكتيريوسين (BRP)، أو جين التحلل . غالبًا ما يُنتج جين المناعة بشكل مستمر، بينما يُنتج جين BRP عادةً فقط نتيجةً لتجاوز كودون التوقف الموجود على الجين البنيوي للكوليسين. يُثبط الكوليسين نفسه بواسطة استجابة SOS ، وقد يُنظم بطرق أخرى أيضًا. [ 10 ]

يُعدّ الاحتفاظ ببلازميد الكوليسين بالغ الأهمية للخلايا التي تعيش مع أقاربها، لأنه إذا فقدت الخلية جين المناعة، فإنها تُصبح عرضةً للتدمير السريع بواسطة الكوليسين المنتشر في الدم. في الوقت نفسه، لا يُطلق الكوليسين من الخلية المنتجة إلا باستخدام بروتين التحلل، مما يؤدي إلى موت تلك الخلية. قد تبدو آلية الإنتاج الانتحارية هذه مكلفة للغاية، لولا أنها تُنظّم بواسطة استجابة SOS ، التي تستجيب لتلف الحمض النووي الكبير . باختصار، قد لا يحدث إنتاج الكوليسين إلا في الخلايا المريضة مرضًا عضالًا. يدرس فريق البروفيسور كليانثوس البحثي في ​​جامعة أكسفورد الكوليسينات على نطاق واسع كنظام نموذجي لتوصيف ودراسة تفاعلات البروتين-بروتين والتعرف عليها. [ 11 ]

قاعدة بيانات BACTIBASE [ 12 ] [ 13 ] هي قاعدة بيانات مفتوحة الوصول للبكتيريوسينات بما في ذلك الكوليسينات ( عرض القائمة الكاملة ).

مراجع

  1. ↑ فيلدغاردن م، رايلي م.أ. (1999). " التأثيرات الظاهرية واللياقة البدنية لمقاومة الكوليسين في الإشريكية القولونية K-12". التطور . 53 (4): 1019-27 . doi : 10.2307/2640807 . JSTOR 2640807. PMID 28565527 .  
  2. ↑ كانغ سي، بوستل كيه، تشين جي، بارك إتش، يون بي، هيلسنبيك جيه إل (2004). "البنية البلورية لبروتين كوليسين بي البكتيري السام للخلايا بدقة 2.5 أنغستروم" . علم الأحياء الدقيقة الجزيئي . 51 (3): 711-720 . doi : 10.1111/j.1365-2958.2003.03884.x . PMID 14731273 . 
  3. ^ كريمر وا، زاخاروف إس دي، أنتونينكو YN، كوتوفا EA (2004). "حول دور الدهون في تكوين مسام الكوليسين" . الكيمياء الحيوية. بيوفيس. اكتا . 1666 (1): 239– 49. دوى : 10.1016/j.bbamem.2004.07.001 . بميد 15519318 . 
  4. ↑ كاسكاليس وآخرون (2007). بيولوجيا الكوليسين . مجلة علم الأحياء الدقيقة والجزيئية، 71(1)، 158-229. ملخص بصيغة PDF
  5. 1 2 وينر، مايكل؛ فرايمان، دوغلاس؛ غوش، بارثو؛ ستراود، روبرت م. (يناير 1997). "البنية البلورية للكوليسين Ia" . مجلة نيتشر . 385 (6615): 461-464 . Bibcode : 1997Natur.385..461W . doi : 10.1038/385461a0 . ISSN 1476-4687 . PMID 9009197. S2CID 4237547 .   
  6. ↑ Cao Z, Klebba PE (2002). "آليات ارتباط الكوليسين ونقله عبر بورينات الغشاء الخارجي". Biochimie . 84 ( 5–6 ): 399–412 . doi : 10.1016/S0300-9084(02)01455-4 . PMID 12423783 . 
  7. ^ van den Elzen PJ، Gaastra W، Spelled CE، de Graaf FK، Veltkamp E، Nijkamp HJ (أكتوبر 1980). "التركيب الجزيئي لجين المناعة وبروتين المناعة للبلازميد المولد للجراثيم Clo DF13" . الدقة الأحماض النووية . 8 (19): 4349–63 . دوى : 10.1093/nar/8.19.4349 . بمك 324244 . بميد 6253914 .  
  8. ↑ فان دين إلزن، بي. جيه.، فيلتكامب، إي.، نايكامب، إتش. جيه.، والترز، إتش. إتش. (1983). " البنية الجزيئية ووظيفة جين البكتيريوسين وبروتين البكتيريوسين في البلازميد Clo DF13" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 11 (8): 2465-2477 . doi : 10.1093/nar/11.8.2465 . PMC 325896. PMID 6344017 .  
  9. ^ لوريا، SE (1969) محاضرة نوبل
  10. ↑ مادير، أندرياس؛ فون برونك، بينيديكت؛ إيوالد، بينيديكت؛ كيسيل، سارة؛ شنيتز، كارين؛ فراي، إروين؛ أوبيتز، مادلين (9 مارس 2015). "تنظيم كمية إطلاق الكوليسين في الإشريكية القولونية عن طريق التعبير الجيني للتحلل في أوبيرون الكوليسين E2" . PLOS ONE . 10 (3) e0119124. Bibcode : 2015PLoSO..1019124M . doi : 10.1371/ journal.pone.0119124 . ISSN 1932-6203 . PMC 4353708. PMID 25751274 .   
  11. ↑ "مجموعة أبحاث كليانثوس" . مؤرشف من الأصل في 6 مايو 2017. تم الاطلاع عليه في 23 مايو 2017 .
  12. ↑ حمامي ر، زهير أ، بن حميدة ج، فليس إ (2007). " باكتيباس: قاعدة بيانات جديدة متاحة عبر الإنترنت لتوصيف البكتيريوسين" . بي إم سي ميكروبيولوجي . 7 : 89. doi : 10.1186/1471-2180-7-89 . PMC 2211298. PMID 17941971 .  
  13. ↑ حمامي ر، زهير أ، لي لاي س، بن حميدة ج، فليس إ (2010). "الإصدار الثاني من BACTIBASE: قاعدة بيانات ومنصة أدوات لتوصيف البكتيريوسين" . BMC Microbiology . 10 : 22. doi : 10.1186/1471-2180-10-22 . PMC 2824694. PMID 20105292 .