Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Melanogeneza u mikroorganizmów i jako czynnik wirulencji (Melanina u…
Melanogeneza u mikroorganizmów i jako czynnik wirulencji
Melaniny u Prokariota
Melaniny jako czynnik wirulencji
Melaniny mikoorganizmów glebowych
Tyrozynaza w sekretomach
Melaniny u bakterii asymilujących azot
Melaniny w oddychaniu bakterii
Genetyka molekularna melanogenezy u bakterii
Enzymy
Tyrozynazy (EC.1.14.18.1) katalizujące reakcje utleniania monofenoli do o-difenoli oraz o-difenoli do o-chinonów
Lakkazy (PPO p-difenol: tlen oksydoreduktazy EC 1.10.3.2) od jednego do czterech atomów miedzi, niespokrewnione z tyrozynazami, lecz należą do niebieskich oksydaz miedziowych wspólnie z oksydazą askorbinową i ceruloplazminą
Syntazy poliketydów stare ewolucyjnie enzymy spokrewnione z syntazami kwasów tłuszczowych do produkcji DHN-melanin
Dioksygenaza p-hydroksyfenylopirogronianu (HPPD, inaczej hydroksylaza p-hydroksyfenylopirogronianu-HPPH EC 1.13.11.27) produkująca kwas homogentyzynowy
Hydroksylaza kwasu 4-hydroksyfenylooctowego (HPA), należąca do oddzielnej rodziny hydroksylaz, obok hydroksylacji kwasu 4-fenylooctowego działa na inne związki aromatyczne dając pochodne o-chinonowe (diibenzochinon), ulegające dalszej spontanicznej polimeryzacji. Działa na tyrozynę ale nie zawiera miedzi
Operony
Streptomyces antibioticu
s (promieniowiec glebowy)
Operon melC: plazmid, aktywacja za pośrednictwem L-metioniny, 2 cistrony:
melC1 (ORF438) Mr 14 754- chaperonina i białko odpowiedzialnę za sekrecję tyrozynazy (dimeryzacja z tyrozynaza, sekwencja sygnałowa dla systemu Tat:Twin-arginine translocation proteins, podobnie sekrecja hydroksylazy 2 u E.coli ; model "hitchhiker")
melC2 (ORF 816) Mr 29 500 apotyrozynaza
Biblioteki kombinatoryczne cyklicznych peptydów-5-krotnie większa pojemność informacyjna, niestabilne- konieczność "utrwalania" np. przez cyklizację
Inteiny- fragmenty polipeptydów i białek posiadających własną: specyficzną aktywność katalityczną związaną z wycięciem i/lub ligacją innych fragmentów łańcucha polipeptydowego w trakcie obróbki posttranslaycjnej, powstających przejściowo w trakcie fałdowania łańcucha bądź różnych łańcuchów polipeptydowych
Marinomonas mediterranea
Operon ppoB (p-phenol oxidase)
ppoB1-apotyrozynaza
-ppoB2-chaperonina (brak znanych ortologów) 6 domen transbłonowych ale brak sekrecji
Operon ppoA (monocistronowy-lakkaza)
Regulacja
Do produkcji pigmentu niezbędna jest tyrozynaza ale nie lakkaza
Dwustopniowy system regulacji -błonowa kinaza sensorowa (ppoS, autofosforylacja C-końca pod wpływem zmian w domenie N-terminalnej) i cytoplazmatyczny regulator odpowiedzi (transfosforylacja pod wpływem ppoS i aktywacja obu operonów)
Shewanella colwelliana
(morska, wolno żyjąca)
Monocistronowy melA o długości 1,3 kb, zawierający otwartą ramkę odczytu, której miejsce inicjacji transkrypcji znajduje się o około 115 nukleotydów powyżej domniemywanego miejsca inicjacji translacji. Białko kodowane przez gen mel zostało zidentyfikowane jako HPPH
Klebsiella pneumoniae
Hydroksylaza kwasu 4-fenylooctowego
2 proteiny kodowane przez odrębne cistrony-hpaA i hpaH
Gen hpaA koduję flawoproteinę o 58 781 Da, odpowiadającą za aktywność enzymatyczną
hpaH (18 680 Da) jest białkiem "pomocniczym" w osiągnięciu wydajności katalitycznej HPAA
Melanina u bakterii glebowych
Tyrozynaza w sekretomach promieniowców (
Streptomycetes
)
Produkcja melaniny u innych bakterii wolnożyjących
Melanogeneza u
Azotobacter
i
Rhizobium
(przyswajanie wolnego azotu - detoksykacja produktów katabolizmu fenoli i/lub zapewnienie środowiska beztlenowego dla redukcji azotu PPO-Lakkazy)
Inny przykład operon MelD u
S. antibioticus
- homologiczny z MelC, ale w trakcie dywergentnego nabywania nowych kompetencji ( mutacja nie umożliwia produkcji melaniny ale uwrażliwia na niektóre fenole)
Melanina u bakterii chorobotwórczych
Vibrio Cholerae
Szczepy wolnożyjące -piomelanina lub brak pigmentacji (Dioksygenaza p-hydroksyfenylopriogronianu (HPPD) inaczej hydroksylaza p-hydroksyfenylopirogronianu -HPPH EC 1.13.11.27) produkująca kwasy homogentyzynowy- polimeryzacja do piomelaniny
Szczepy chorobotwórcze -zdolność do produkcji dopamelaniny i feomelaniny (HTX-3) w warunkach stresu (podwyższona temperatura, hiperosmotyczna pożywka , niedostatek substancji odżywczych)
Legionella pneumophila
(choroba legionistów)
Legiolizyna min. produkcja pigmentu i zdolności hemolityczne-80% podobieństwa do MelA
Schewanella collweliana
oraz do HPPD
Pseudomonas sp.
wykazującej aktywność piomelanogenetyczną i hemolityczną. Ekspresja HPPD regulowana wspólnie z innymi czynnikami wirulencji (prod. metaloproteinaz, zewnątrzkomówkowych sacharydów służących do tworzenia biofilmów i adhezji do powierzchni biologicznych min. skóry ryb
Burkholderia cepacia
(zapalenia płuc i sepsa)
zdolność do zmiatania ROS. Upigmentowane szczepy przeżywają w fagocytach i produkując LPS wywołują sepsę albo chroniczny stan zapalny
Proteus milabiris
(zakażenia dróg moczowych)
tyrozynaza; odporność na szok oksydacyjny i wybuch tlenowy
Klebsiella pneumoniae
(zapalenie płuc)
prod. HPA
Niektóre inne bakterie chorobotwórcze u których znaleziono sekwencje homologiczne do PPO (Lakkazy) grzybówe
Echerichia coli, Bordetella pertusis, Pseudomonas aeruginosa, Campylobacter jejuni, Yersinia pestis, Mycobacterium leprae
(także zdolność do utleniania L-dopy do dopachinonu-cecha diagnostyczna wśród innych prątków
Grzyby chrobotwórcze
Grzybice głębokie o porównywalnych rokowaniach do złośliwych nowotworów
Melanina produkowana głównie przez Lakkazy i PKS ( z dopa i DHN)- czynnik wirulencji
Myszy zakażane szczepami
Cryptococcus neoformans
pozbawionymi lakkazy ( nieupigmentowanymi) miały znacząco dłuższy czas przeżycia , wirulecnja wracała po transfekcji grzyba plazmidem CNLac1
deponowana w ścianie komórkowej odporność na produkty melanogenezy ( bo brak melanosomów) i inaktywacja substancji toksycznych na zewnątrz komórki
oporność na leki i procesy odpornościowe organizmu gospodarza -lizę w fagosomach , działanie reaktywnych from tlenu (nadtlenek wodoru i ponadtlenek) i azotu (azotany III, tlenek azotu II i IV i nadtlenoazotyn ) działanie jonów metali (np. ograniczenie reakcji Fentona przez adsorpcję żelaza)
Działanie melaniny pasożyta na układ odpornościowy gospodarza
opłaszczanie lektynami i pochłanianie komórek upigmentowanych jest upośledzone najprawdopodobniej ze względu na silniej ujemny ładunek na powierchni
melaniny w ścianach komórkowych
Cryptococcus
aktywują u mysich gospodarzy układ dopełniacza na drodze alternatywnej
Immunogenność melanin (antygeny T-niezależne, wywołujące odpowiedź immunologiczną wiążąc się do receptorów immunoglobulinowych bezpośrednio na powierchni limfocytów B)->radioimmunokoniugaty-leczenie czerniaka
działanie immunomodulacyjne, poprzez hamowanie produkcji cytokin prozapalnych przez monocyty i limfocyty T, fibroblasty i komórki śródbłonka ->melanogeneza-broń obosieczna
Mikroorganizmy glebowe
zdolność do produkcji melaniny
odporność na czynniki środowiskowe
odporność na fagocytozę i trawienie wewnątrzkomórkowe
melanina jako czynnik wirulencji
pasożytnictwo fakultatywne
pasożytnictwo obligatoryjne