bakteriyosin - Bacteriocin

Laktokok benzeri aile
tanımlayıcılar
Sembol	laktokok
Pfam	PF04369
Pfam klanı	CL0400
InterPro	IPR007464
TCDB	1.C.22
OPM süper ailesi	141
OPM proteini	6gnz
Mevcut protein yapıları: Pfam   yapılar / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDB toplamı yapı özeti

Bakteriyosin (Lactococcin_972)
tanımlayıcılar
Sembol	laktokosin_972
Pfam	PF09683
InterPro	IPR006540
TCDB	1.C.37
OPM süper ailesi	457
OPM proteini	2lgn
Mevcut protein yapıları: Pfam   yapılar / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDB toplamı yapı özeti

Bakteriyosinler , benzer veya yakından ilişkili bakteri suş(lar)ının büyümesini engellemek için bakteriler tarafından üretilen proteinli veya peptidik toksinlerdir . Maya ve paramecium öldürme faktörlerine benzerler ve yapısal, işlevsel ve ekolojik olarak çeşitlidirler. Bakteriyosinlerin uygulamaları, dar spektrumlu antibiyotikler olarak uygulanmalarını değerlendirmek için test edilmektedir.

Bakteriyosinler ilk olarak 1925'te André Gratia tarafından keşfedildi. Bakterileri öldürmenin yollarını arama sürecine dahil oldu, bu da antibiyotiklerin geliştirilmesine ve bakteriyofajın keşfine yol açtı , hepsi birkaç yıl içinde. E. coli'yi öldürdüğü için ilk keşfine kolikin adını verdi .

sınıflandırma

Bakteriyosinler, suş üretme, ortak direnç mekanizmaları ve öldürme mekanizması dahil olmak üzere çeşitli şekillerde kategorize edilir. Sadece fenomenolojik olarak ilişkili olan birkaç büyük bakteriyosin kategorisi vardır. Bu gram-pozitif bakterilerden bakteriyosinleri içerir kolisin'ler , microcins ve bunlardan bakteriyosinleri Archaea . E. coli'den gelen bakteriyosinlere kolisin denir (eskiden 'kolisinler', 'koli öldürücüler' anlamına gelir). En uzun süre çalışılan bakteriyosinlerdir. Bunlar çeşitli bakteriyosinler grubudur ve E. coli tarafından üretilen tüm bakteriyosinleri içermezler. Aslında, bilinen en eski sözde kolisin'ler biri denilen V colicin ve artık olarak da bilinir microcin V . Klasik kolisinlerden çok daha küçük ve farklı bir şekilde üretilip salgılanıyor.

Bu adlandırma sistemi birkaç nedenden dolayı sorunludur. İlk olarak, öldürme spektrumları cins veya tür tanımlarıyla bitişik olsaydı, bakteriyosinleri varsayılan olarak öldürdüklerine göre adlandırmak daha doğru olurdu. Bakteriyosinler sıklıkla, adlandırıldıkları taksonların sınırlarını aşan spektrumlara sahiptir ve adlandırıldıkları taksonların çoğunu neredeyse hiçbir zaman öldürmezler. Ayrıca, orijinal adlandırma genellikle bakteriyosinin öldürdüğü hassas türden değil, bakteriyosini üreten organizmadan türetilir. Bu, bu adlandırma sisteminin kullanımını teori için sorunlu bir temel haline getirir; böylece alternatif sınıflandırma sistemleri.

Yapılarının bir parçası olarak modifiye amino asit lantionini içeren bakteriyosinlere lantibiyotikler denir . Bununla birlikte, ribozomal olarak sentezlenmiş ve translasyon sonrası modifiye edilmiş peptit (RiPP) doğal ürünleri ailesinin isimlendirmesini yeniden düzenleme çabaları , lantipeptidlerin biyosentetik genlere dayalı bakteriyosinlerden farklılaşmasına yol açmıştır.

sınıflandırma yöntemleri

Alternatif sınıflandırma yöntemleri şunları içerir: öldürme yöntemi ( gözenek oluşturma , nükleaz aktivitesi, peptidoglikan üretiminin inhibisyonu, vb.), genetik (büyük plazmitler , küçük plazmitler, kromozomal ), moleküler ağırlık ve kimya (büyük protein, peptit , şekerli / şekersiz) lantionin gibi atipik amino asitler içeren kısım) ve üretim yöntemi ( ribozomal , ribozom sonrası modifikasyonlar, ribozomal olmayan).

Gram negatif bakterilerden

Gram negatif bakteriyosinler tipik olarak boyutlarına göre sınıflandırılır. Mikrosinlerin boyutu 20 kDa'dan küçüktür, kolisin benzeri bakteriyosinlerin boyutu 20 ila 90 kDa'dır ve bakteriyofajların kuyruklarına benzeyen çok alt birimli bakteriyosinler olan tailosinler veya yüksek moleküler ağırlıklı bakteriyosinler olarak adlandırılır. Bu boyut sınıflandırması aynı zamanda genetik, yapısal ve işlevsel benzerliklerle de örtüşmektedir.

mikrosinler

Mikrosinlerle ilgili ana makaleye bakın .

Kolisin benzeri bakteriyosinler

Kolisinler , Gram-negatif E. coli'de bulunan bakteriyosinlerdir (CLB'ler) . Benzer bakteriyosinler diğer Gram negatif bakterilerde de görülür. Bu CLB'ler, Gram-pozitif bakteriyosinlerden farklıdır. Boyutları 20 ile 90 kDa arasında olan modüler proteinlerdir. Genellikle bir reseptör bağlanma alanı, bir translokasyon alanı ve bir sitotoksik alandan oluşurlar. Bu alanların farklı CLB'ler arasındaki kombinasyonları doğada sıklıkla meydana gelir ve laboratuvarda oluşturulabilir. Bu kombinasyonlardan dolayı daha fazla alt sınıflandırma, ya ithalat mekanizmasına (A ve B grubu) ya da sitotoksik mekanizmaya (nükleazlar, gözenek oluşturma, M-tipi, L-tipi) dayalı olabilir.

Tailosinler

En iyi çalışılanlar, Pseudomonas aeruginosa'nın tailocinleridir . Ayrıca R-tipi ve F-tipi piyosinlere bölünebilirler. Piyosinleri tanımlamak ve yakından ilişkili Pseudomonas bakterilerinin "hücreden hücreye" rekabetine nasıl dahil olduklarını göstermek için bazı araştırmalar yapıldı.

İki tip tailocin, yapılarına göre farklılık gösterir; her ikisi de bir taban plakasına bağlı uzun sarmal hekzamerik bir yapı oluşturan bir kılıf ve içi boş bir tüpten oluşur. Viral partikülün hedef hücreye bağlanmasına izin veren çok sayıda kuyruk lifi vardır. Bununla birlikte, R-piosinler büyük, sert kasılma kuyruk benzeri bir yapı iken F-piosinler küçük, esnek, kasılmayan kuyruk benzeri bir yapıdır.

Tailocinler, bakteri genomundaki profaj dizileri tarafından kodlanır ve üretim, rekabetçi bakterilerin ortamında bir akraba bakteri tespit edildiğinde gerçekleşir. Parçacıklar hücrelerin merkezinde sentezlenir ve olgunlaşmadan sonra tübülin yapısı yoluyla hücre direğine göç ederler. Tailosinler daha sonra hücre lizizi ile ortamda çıkarılacaktır. Hücrenin çok yüksek turgor basıncı sayesinde onlarca mikrometreye kadar yansıtılabilirler. Salınan tailocinler daha sonra akraba bakterileri tanıyacak ve onları öldürmek için bağlanacaktır.

Gram pozitif bakterilerden

Gram pozitif bakterilerden elde edilen bakteriyosinler tipik olarak Sınıf I, Sınıf IIa/b/c ve Sınıf III olarak sınıflandırılır.

Sınıf I bakteriyosinler

Sınıf I bakteriosinler küçük peptid inhibitörleri olan ve bunlar arasında nişin ve diğer lantibiyotikler .

Sınıf II bakteriyosinler

Sınıf II bakteriosinler küçük (<10 kDa), ısıya kararlı proteinlerdir. Bu sınıf beş alt sınıfa ayrılmıştır. Sınıf IIa bakteriyosinler (pediosin benzeri bakteriyosinler) en büyük alt gruptur ve bu grupta bir N-terminal konsensüs dizisi -Tyr-Gly-Asn-Gly-Val-Xaa-Cys içerir. C-terminali, hedef hücre duvarını geçirgen hale getirerek hücre sızıntısına neden olan türe özgü aktiviteden sorumludur.

Sınıf IIa bakteriyosinler , güçlü anti- Listeria aktiviteleri ve geniş aktivite yelpazesi nedeniyle , gıda muhafazasında ve tıbbi uygulamalarda kullanım için büyük bir potansiyele sahiptir . Sınıf IIa bakteriyosinin bir örneği, pediosin PA-1'dir .

Sınıf IIb bakteriyosinler (iki peptit bakteriyosinler), aktivite için iki farklı peptit gerektirir. Böyle bir örnek, hücre zarlarını tek değerli sodyum ve potasyum katyonları için geçirgen hale getiren , ancak iki değerlikli katyonlar için olmayan laktokok G'dir . Bu bakteriyosinlerin hemen hemen hepsinde GxxxG motifleri bulunur. Bu motif aynı zamanda sarmal-sarmal etkileşimlerinde yer aldıkları transmembran proteinlerinde de bulunur . Buna göre, bakteriyosin GxxxG motifleri, bakteri hücrelerinin zarlarındaki motiflerle etkileşime girerek hücreleri öldürebilir.

Sınıf IIc , N-terminal ve C-terminal bölgelerinin kovalent olarak bağlı olduğu siklik peptitleri kapsar . Enterocin AS-48 bu grubun prototipidir.

Sınıf IId, çeviri sonrası değiştirilmeyen ve pediosin benzeri imza göstermeyen tek peptitli bakteriyosinleri kapsar. Bu grubun en iyi örneği oldukça kararlı aureocin A53'tür . Bu bakteriyosin, oldukça asidik koşullar, yüksek sıcaklıklar altında stabildir ve proteazlardan etkilenmez .

En son önerilen alt sınıf, üç veya dört pediosin benzeri olmayan peptitten oluşan bakteriyosinleri kapsayan Sınıf IIe'dir. En iyi örnek, potansiyel biyoteknolojik uygulamalarla Listeria monocytogenes'e karşı oldukça aktif olan dört peptitli bir bakteriyosin olan aureocin A70'dir .

Sınıf III bakteriyosinler

Sınıf III bakteriyosinler büyük, ısıya dayanıksız (>10 kDa) protein bakteriyosinlerdir. Bu sınıf iki alt sınıfa ayrılır: alt sınıf IIIa ( bakteriyolizinler ) ve alt sınıf IIIb. Alt sınıf IIIa, bakteri hücrelerini hücre duvarı bozunması yoluyla öldüren ve böylece hücre lizisine neden olan peptitleri içerir . En iyi çalışılan bakteriyolizin , başta S. aureus olmak üzere çeşitli Staphylococcus türlerinin hücre duvarlarını hidrolize eden 27 kDa'lık bir peptit olan lizostafindir . Altsınıf IIIb, aksine, hücre lizisine neden olmayan, plazma membran potansiyelini bozarak hedef hücreleri öldüren peptitleri içerir.

Sınıf IV bakteriyosinler

Sınıf IV bakteriyosinler, lipid veya karbonhidrat kısımları içeren kompleks bakteriyosinler olarak tanımlanır . Deneysel verilerle doğrulama, iki bağımsız grup tarafından sublansin ve glikosin F'nin (GccF) karakterizasyonu ile oluşturulmuştur.

veritabanları

İki bakteriyosin veri tabanı mevcuttur: BAGEL ve BACTIBASE.

kullanır

2016 itibariyle, nisin FDA tarafından genel olarak güvenli olarak kabul edilen ve birçok ülkede gıda koruyucusu olarak kullanılan tek bakteriyosindir. Bakteriyosinler genellikle gıda koruyucuları olarak yararlı değildirler çünkü üretimleri pahalıdır, gıda ürünlerinde parçalanırlar, gıdalardaki bazı proteinlere zarar verirler ve çok dar bir mikrop aralığını hedef alırlar.

Ayrıca E. coli , Salmonella ve Pseudomonas aeruginosa'ya karşı aktif bakteriyosinler , gıda katkı maddesi olarak kullanılmak üzere planta'da üretilmiştir. Gıdalarda bakteriyosin kullanımı FDA tarafından genel olarak güvenli kabul edilmiştir .

Ayrıca, yakın zamanda, bitki patojenik bakterilere karşı aktif olan bakteriyosinlerin, bitki hastalıklarına karşı sağlam bir direnç sağlamak için bitkilerde ifade edilebileceği gösterilmiştir.

İnsan sağlığına uygunluk

Bakteriyosinler patojenik olmayan yapılır Laktobasillerin olarak vajina stabilitesini korumak ve yardım vajinal mikrobiyomu .

Araştırma

Bakteriyosinler, patojenik bakterilerin dirençli hale geldiği antibiyotiklerin yerine kullanılması önerilmiştir . Potansiyel olarak bakteriyosinler, enfeksiyonla mücadele etmek için hastaya kasıtlı olarak verilen bakteriler tarafından üretilebilir. Yeni bakteriyosinlerin keşfedilebileceği çeşitli stratejiler vardır. Geçmişte bakteriyosinlerin uygun hedeflere karşı antimikrobiyal aktivite için yoğun kültür bazlı tarama ile tanımlanması ve ardından testten önce titiz yöntemlerle saflaştırılması gerekiyordu. Bununla birlikte, genomik çağın başlangıcından bu yana, bakteri genom dizilerinin mevcudiyeti, bakteriyosinleri tanımlama yaklaşımında devrim yaratmıştır. Yeni antimikrobiyal peptitleri tanımlamak için binlerce bakteri genomunu hızla taramak için son zamanlarda geliştirilen siliko tabanlı yöntemler uygulanabilir.

2014 itibariyle bazı bakteriyosinler, virüslerin çoğalmasını durdurup durduramayacaklarını görmek için in vitro çalışmalarda incelenmiştir , yani Newcastle hastalığı virüsüne , influenza virüsüne ve kolifaj HSA virüsüne karşı stafilokoksin 188 ; kolifaj HSA virüsüne karşı enterosin AAR-71 sınıf IIa, enterosin AAR-74 sınıf IIa ve erwiniocin NA4'ün her biri; HSV-1'e karşı enterosin ST5Ha, enterosin NKR-5-3C ve subtilosinin her biri; HSV-1 ve HSV-2'ye karşı enterosin ST4V ve enterosin CRL35 sınıf IIa'nın her biri; HIV-1 ve HSV-1'e karşı labirintopeptin A1; ve influenza virüsüne karşı Lactobacillus delbrueckii kaynaklı bakteriyosin .

2009 itibariyle, bazı bakteriyosinler, sitolizin, piyosin S2, kolisin A ve E1 ve mikrosin MccE492, kanser hücre hatları ve bir fare kanser modelinde test edilmiştir.

İsimle

Ayrıca bakınız

• Antimikrobiyal peptitler
• Periferik zar proteinleri

Referanslar

Dış bağlantılar

• Simit Bakteriyosin Veritabanı
• BACTIBASE Veritabanı
• ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi Tıbbi Konu Başlıklarında (MeSH) Bakteriyosinler