thumb| Komplement sekretoma uključen u proces kolonizacije u monodermnim bakterijama, sa pojmovima genske ontologije. thumb| Sistemi sekrecije u diderm-LPS bakterijama. Bakterijski sistemi lučenja su proteinski kompleksi na ćelijskim membranama bakterija za lučenje supstanci. Konkretno, oni su ćelijski uređaji koje koriste patogene bakterije za lučenje svojih faktora virulencije (uglavnom proteina) za invaziju na ćelije domaćina. Mogu se klasifikovati u različite tipove na osnovu njihove specifične strukture, sastava i aktivnosti. Općenito, proteini se mogu lučiti putem dva različita procesa. Jedan proces je mehanizam u jednom koraku, u kojem se proteini iz bakterijske citoplazme transportuju i isporučuju direktno kroz ćelijsku membranu u ćeliju domaćina. Drugi uključuje aktivnost u dva koraka u kojoj se proteini prvo transportuju iz unutrašnje ćelijske membrane, zatim se talože u perioplazmi i konačno kroz vanjsku ćelijsku membranu u ćeliju domaćina.

Ove velike razlike mogu se uočiti između Gram-negativne (diderm) i Gram-pozitivne bakterije (monoderm). Ali klasifikacija nikako nije jasna i potpuna. Postoji najmanje osam tipova specifičnih za Gram-negativne bakterije, četiri za Gram-pozitivne bakterije, dok su dvije zajedničke za oba tipa. Osim toga, postoji značajna razlika između diderm bakterija sa lipopolisaharidom na vanjskoj membrani (diderm-LPS) i onih sa mikolnom kiselinom (diderm-mikolat).

Putevi eksporta Eksportni put je odgovoran za prelazak unurtrašnje ćelijske membrane kod diderma i jedine ćelijske membrane kod monoderma.

Sec sistem

Opća sekrecija (Sec) uključuje lučenje nesavijenih proteina koji prvo ostaju unutar ćelija. Kod Gram-negativnih bakterija, lučeni protein šalje se ili u unutrašnju membranu ili periplazmu. Ali kod Gram-pozitivnih bakterija, protein može ostati u ćeliji ili se uglavnom transportuje iz bakterije koristeći druge sisteme lučenja. Među Gram-negativnim bakterijama, Vibrio cholerae, Klebsiella pneumoniae i Yersinia enterocolitica koriste Sec sistem. Staphylococcus aureus i Listeria monocytogenes su Gram-pozitivne bakterije koje koriste Sec sistem.

Sec sistem koristi dva različita puta za sekreciju: SecA i puteve čestica prepoznavanja signala (SRP). SecA je motorni protein ATPaza i ima mnogo srodnih proteina uključujući SecD, SecE, SecF, SegG, SecM i SecY. SRP je ribonukleoprotein (kompleks protein-RNK) koji prepoznaje i cilja specifične proteine na endoplazmatski retikulum kod eukariota i na ćelijsku membranu kod prokariota. Ova dva puta zahtijevaju različite molekulske šaperone i na kraju koriste kanal za transport proteina SecYEG za transport proteina kroz unutrašnju ćelijsku membranu. U SecA putu, SecB djeluje kao šaperon, pomažući transportu proteina u periplazmu, nakon potpune sinteze peptidnih lanaca. Dok je u SRP putu, YidC pratilac i transportuje proteine do ćelijske membrane dok su još u toku sinteze peptida.

SecA ili posttranslacijski put

Proteini se sintetiziraju u ribosomima, procesom serijskog dodavanja aminokiselina, koji se naziva translacija. U SecA putu, faktor šaperonskog okidača (TF) se prvo vezuje za izloženu signalnu sekvencu N-terminalnog peptidnog lanca. Kako se produžavanje peptidnog lanca nastavlja, TF se zamjenjuje SecB. SecB specifično održava peptid u nesavijenom stanju i pomaže u vezivanju SecA. Kompleks se tada može vezati za SecYEG, čime se SecA aktivira vezivanjem sa ATP-om. Vođen energijom ATP-a, SecA gura protein kroz secYEG kanal. SecD/F kompleks također pomaže u povlačenju proteina s druge strane ćelijske membrane.

SRP put

Na ovom putu, SRP se takmiči sa TF i vezuje se za signalnu sekvencu N-terminala. Proteini iz unutrašnje membrane zaustavljaju proces elongacije lanca. SRP se zatim vezuje za membranski receptor, FtsY. Kompleks peptidnog lanca-SRP-FtsY se zatim transportuje u SecY, gdje se nastavlja elongacija peptida.

Tat sistem

Sistem blizanačke translokacije arginina (Tat) sličan je Sec-u u procesu sekrecije proteina, međutim, šalje proteine samo u njihovom savijenom (tercijarnom) stanju. Koriste ga sve vrste bakterija, kao i arheje, te hloroplasti i biljne mitohondrije. Kod bakterija, Tat sistem eksportuje proteine iz citoplazme kroz unutrašnju ćelijsku membranu; dok je u hloroplastima prisutan u tilakoidnoj membrani, gdje pomaže inos proteina iz strome. Tat proteini su vrlo varijabilni u različitim bakterijama i klasificirani su u tri glavna tipa, a to su TatA, TatB i TatC. Naprimjer, dok postoje samo dva funkcionalna Tat proteina u Bacillus subtilis, može ih biti preko stotinu u Streptomyces coelicolor. Signalne peptide koji mogu prepoznati Tat-proteine karakterizira konsenzusni motiv Ser/Thr-Arg-Arg-X-Phe-Leu-Lys (gdje X može biti bilo koja polarna aminokiselina). To su dva uzastopna arginina od kojih potiče naziv argia blizansčka argininska translokacija. Zamjena bilo kojeg od arginina dovodi do usporavanja ili neuspjeha lučenja.

Wss/Esx put

Put Wss/Esx (ESAT-6 sistem) naziva se ponekad i sistem sekrecije tipa VII (T7SS), iako je put eksporta. Prisutan je u Gram-pozitivnim bakterijama (kao WSS) i kod Mycobacteria (kao Esx u svim diderm-mikolatima), kao što je M. tuberkuloza, M. bovis, Streptomyces coelicolor i S. aureus. Također se naziva T7b sistem u Bacillus subtilis i S. aureus. Sastoji se od dvije osnovne komponente: heksamerne ATPaze vezane za membranu koja je član porodice proteina FtsK/SpoIIIE, i bilo koji od proteina povezanih s EsxA/EsxB, kao što su EsaA, EsaD, EsxB, EsxD, kao i Ess sistem (EssA, EssB i EsxC koji se nalaze u S. aureus). EsxA i EsxB pripadaju nstporodicii WXG100 proteina koji formiraju dimerne spiralne ukosnice.

U S. aureus, T7SS luči veliki []toksin]] zvani EsaD, koji je član enzima nukleaza. EsaD se čini bezopasnim (detoksificiran) tokom svoje biosinteze uz pomoć svog analognog antitoksina EsaG. Kompleks EsaD-EsaG se tada vezuje za EsaE. EsaE dio se vezuje za EssC, koji je enzim ATPaza T7SS kompleksa. Tokom sekrecije, EsaG ostaje u citoplazmi, a zajedno se izlučuju samo EsaD i EsaE. Ali u nekim sojevima S. aureus, EsaD se ne proizvodi, već se umjesto toga formiraju dvije kopije proteina sličnih EsaG. Ovo bi moglo objasniti pojavu T7SS kod nepatogenih vrsta kao što je B. subtilis“ i „S. coelicolor.

Sistemi sekrecije Sistemi sekrecije su odgovorni za prelazak vanjske ćelijske membrane ili obje membrane u diderma. Važećaa nomenklatura se odnosi samo na diderm-LPS, jer se ništa ne zna o tome šta diderm-mikolat bakterije koriste da pređu svoju vanjsku membranu.

Tip I

thumb| Shema T1SS HlyD koji se odmotava i kreće do vanjske ćelijske membrane. Terminalni signal prepoznaje TolC u unutrašnjoj membrani. HlyA se izlučuje iz vanjske membrane kroz proteinski kanal nalik tunelu.T1SS prenosi različite molekule uključujući ione, ugljikohidrate, lijekove, proteine. Izlučene molekule variraju u veličini od malog Escherichia coli peptidnog kolicina V, koji je 10 kDa, do ćelijskog adhezionog proteina LapA Pseudomonas fluorescens, koji ima 520 kDa. Među najpoznatijim molekulama su RTX toksin i enzimi lipaze.

Tip II

Sistem sekrecije tipa II (T2SS) zavisi od Sec ili Tat sistema za početno lučenje unutar bakterijske ćelije. Iz periplazme se proteini izlučuju iz sekretina vanjske membrane. Sekretini su multimerni (12-14 podjedinica) proteinski kompleksi koji formiraju pore. Sekretin je podržan od 10-15 ostalih proteina unutrašnje i vanjske membrane, koji čine kompletan aparat za lučenje.

Tip III

thumb|Shema T3SS Sistem sekrecije tipa III (T3SS ili TTSS) je strukturno sličan i povezan sa baznim tijelom bakterijskih flagela. Vidi se u nekim od najvirulentnijih Gram-negativnih bakterija kao što su Salmonella, Shigella, Yersinia, Vibrio , koristi se za ubrizgavanje toksičnih proteina u eukariotske ćelije. Struktura T3SS se često opisuje kao injektizom ili aparat sličan igli/šprici. U Yersinia pestis, otkriveno je da T3SS može ubrizgati toksine direktno iz bakterijske citoplazme u citoplazmu ćelija svog domaćina.

Tip IV

thumb|left|Shema T4SS Sistem sekrecije tipa IV (T4SS ili TFSS) povezan je sa sistemom bakterijske konjugacije, pomoću kojeg različite bakterije mogu razmjenjivati svoje DNK. Bakterije koje učestvuju mogu biti iste ili različite Gram-negativne bakterijske vrste. Može da transportuje pojedinačne proteine, kao i komplekse protein-protein i DNK-protein. Sekret se prenosi direktno iz ćelije primatelja kroz ćelijske membrane. Agrobacterium tumefaciens, iz kojeg je prvobitno otkriven, koristi ovaj sistem za slanje T-DNK dijela Ti-plazmida u biljne ćelije, u kojima se kao rezultat proizvodi krunska žuč (tumor). Helicobacter pylori ga koristi za isporuku CagA u epitelne ćelije želuca, da izazove rak želuca. Bordetella pertussis, Uzročnik velikog kašlja, izlučuje svoj otrov pertusisa dijelom kroz T4SS. Legionella pneumophila koja uzrokuje legionelozu (legionarska bolest) ima T4SS koji se zove icm/dot, koji transportuju mnoge bakterijske proteine u svog eukariotskog domaćina. Nedavno je pokazano da fitopatogen Xanthomonas citri koristi svoj T4SS za izlučivanje efektora koji su smrtonosni za druge bakterijske vrste, čime se ovaj sistem postavlja kao glavna determinanta fitnesa međuvrsne bakterijske konkurencije.. Prototipski tip IVA sekretaoni sistem je Virb kompleks Agrobacterium tumefaciens .

Tip V thumb|Shema T5SS Sistemi sekrecije tipa V (T5SS) razlikuju se od ostalih sistema sekrecije po tome što se sami luče i uključuju samo vanjsku ćelijsku membranu. Da bi izlučeni protein prošao kroz unutrašnju ćelijsku membranu, T5SS zavisi od Sec sistema. Imaju domen β-barela, koji se ubacuje u vanjsku ćelijsku membranu i formira kanal koji može transportirati lučeni protein zajedno s njim. Zbog ovakve aktivnosti nazivaju se i autotransporterski sistemi. Kad su izlučeni proteini izloženi vani, autotransporteri su odsječeni (otcijepljeni), oslobađajući protein iz domene β-barela. Primjer autotransportera je trimerni autotransporter adezina (TAA).

TIP VI

Tip VI sistema sekrecije (T6SS) je otkrio tim Johna Mekalanosa na Harvard Medicinskoj školi 2006. godine kod Vibrio cholerae i Pseudomonas aeruginosa. Prepoznati su kada su mutacije u genima Vibrio cholerae Hcp i VrgG uzrokovale smanjenu virulentnost i patogenost. In addition to their classic role as the pathogenicity factor, T6SS are also involved in defense against simple eukaryotic predators and in inter-bacteria interactions. Gen za T6SS formira klaster gena koji se sastoji od više od 15 gena. Geni Hcp i VgrG su najuniverzalniji geni. Strukturna sličnost T6SS sa repom faga T4 sugeriše da je proces infekcije sličan onom kod faga.

Tip VII

thumb|ESX-5: sistem sekrecije tipa VII, Mycobacterium xenopi T7SS diderm-LPS bakterija je Chaperone-Usherov put (CUP).

Tip VIII T8SS diderm-LPS bakterija je put vanćelijske nukleacije-precipitacije (ENP).

Tip IX

Sistemi sekrecije tipa IX (T9SS) nalaze se redovno u lozi bakterija Fibrobacteres-Chlorobi-Bacteroidetes, gdje vrste članova uključuju vanjsku membranu. Sistem je različito uključen u jednu vrstu pokretljivosti klizanja, u pravilno ciljanje određenih faktora virulencije na površinu ćelije i degradaciju kompleksa biopolimera. T9SS je također poznat kao lučenje Por (akumulacija porfirina na površini ćelije), prema oralnom patogenu Porphyromonas gingivalis. Opisano je najmanje šesnaest strukturnih komponenti sistema, uključujući PorU, transpeptidaza sortiranja proteina koja uklanja signal za sortiranje C-terminalnog proteina iz teretnih proteina i posreduje u njihovom vezivanju za lipopolisaharide.

Reference

Kategorija:Lučenje Kategorija:Ćelijski procesi Kategorija:Membranska biologija