Микроцин B

Микроцин Б - пептидный антибиотик , продуцируемый клетками E. coli , активный в отношении грамотрицательных бактерий , таких как Escherichia , Citrobacter , Klebsiella , Salmonella , Shigella и Pseudomonas . Молекулярный вес микроцина Б 3094 Да. Оперон , кодирующий этот антибиотик, длиной 3,5 kb был обнаружен на природной плазмиде pMccB17 [ 123 ]. В состав оперона ( Рис. 13 ) входят: структурный ген микроцина В ( mcbA ), гены созревания ( mcbBCD ), экспорта ( mcbE , mcbF ) и иммунности к микроцину ( mcbG ). Микроцин Б синтезируется рибосомой в форме пре-микроцина Б - пептидного предшественника, состоящего из 69 аминокислот, 26 N-концевых аминокислот которого формируют лидерный пептид, узнаваемый синтетазой микроцина Б ( McbBCD ).

Синтетаза микроцина Б представляет собой комплекс из трех ферментов: McbB , McbC , McbD [ 14 ]. Белок McbB является металлопротеином, связывающим Zn2+ [ 124 ], McbB может осуществлять реакцию циклодегидратации ( рис. 14 ); McbC, скорее всего, является дегидрогеназой и содержит флавин в качестве кофактора; McbD - это АТФ-аза или ГТФ-аза [ 125 ]. В ходе последовательных реакций циклодегидратации и дегидрирования, катализируемых синтетазой микроцина Б, происходит модификация про-микроцина Б. В процессе созревания микроцина из дипептидов Gly-Ser и Gly-Cys про-микроцина Б формируются соответственно два оксазольных и два тиазольных кольца. Модификация трипептидов про-микроцина Gly-Ser-Cys и Gly-Cys-Ser приводит к образованию двух слитых бис-гетероциклов (оксазол-тиазольного и тиазол-оксазольного) зрелого микроцина В ( рис. 14 , рис. 15 ). N-концевой бис-гетероцикл микроцина был назван сайтом "A", а С-концевой - сайтом "В". Еще один трипептид Gly-Cys-Ser - сайт "С" - расположен между сайтами "A" и "В". Тем не менее, большинство молекул микроцина содержат в этом месте одиночный тиазольный гетероцикл. После образования всех гетероциклов происходит отщепление лидерного пептида протеазами TldE и TldD [ 19 ] и высвобождение зрелого микроцина Б. Зрелый микроцин Б экспортируется клетками с помощью продуктов генов mcbE и mcbF . Последний ген микроцинового оперона - mcbG ответствен за иммунность к микроцину Б [ 110 ].

Микроцин Б продуцируется клетками в стационарной фазе роста. Промотор Pmcb , расположенный перед геном mcbA , ответствен за активацию транскрипции в стационарной фазе. Промотор Pmcb позитивно регулируется белком OmpR - транскрипционным активатором синтеза поринов OmpF и OmpC [ 126 ]. Другим активатором промотора Pmcb является IHF (integration host factor). IHF - небольшой гистоноподобный белок E. coli и других бактерий, он связывается со специфическими сайтами ДНК и изгибает ДНК на 180 градусов, таким образом IHF принимает участие в рекомбинации, транспозиции и транскрипции со многих промоторов. Продукция микроцина Б негативно регулируется геном emrR ( mprA ) [ 127 ]. Белок EmrR - репрессор своего оперона emrRAB. Оперон emrRAB отвечает за экспрессию неспецифического насоса, транспортирующего антибиотики и другие химические вещества из клетки. В результате работы такого неспецифического насоса клетки становятся устойчивыми к веществам, им экспортируемым. Действие микроцина на чувствительные клетки E. coli приводит к остановке репликации ДНК и, как следствие, к индукции SOS репарации . Кроме того микроцин Б in vivo и in vitro индуцирует образование двуцепочечных разрывов ДНК [ 128 ]. Индукция SOS ответа является результатом ингибирующего действия микроцина на репликацию ДНК.

Этот вывод является следствием следующих наблюдений. Во- первых, уровень репликации ДНК уменьшается сразу же после добавления микроцина к клеткам, в то время как интенсивная деградация ДНК наблюдается через 30 минут после добавления микроцина. Во-вторых, индукция SOS ответа является RecBC зависимой, что характерно для агентов, которые блокируют элонгацию молекулы ДНК, но не для агентов, которые напрямую влияют на структуру ДНК. В-третьих, микроцин Б не индуцирует SOS ответ в клетках, которые не имеют активных хромосомных вилок репликации [ 129 ].

Для того, чтобы микроцин Б попал внутрь клетки-мишени, он должен проникнуть через внешнюю и внутреннюю мембраны. Было показано, что мутации в генах, кодирующих порин наружной мембраны OmpF и белок внутренней мембраны SbmA , приводят к резистентности бактерий к микроцину Б [ 130 ].

Ссылки: