• Nem Talált Eredményt

A flagellumspecifikus exportrendszer komponensei

2. Irodalmi áttekintés

2.2. A flagellumspecifikus exportrendszer komponensei

Ahhoz, hogy a sejtben termelődő axiális fehérjék eljussanak beépülési helyükre, szükséges egy exportrendszer, amely felismeri az exportálandó fehérjéket, megkülönböztetve azokat a sejtplazmában található más fehérjéktől, és elvégzi a kijuttatásukat a sejtmembránon keresztül [5]. Ez a rendszer fontos szerepet játszik a filamentáris rendszer felépülése szempontjából, ennek ellenére sokáig csak a filamentum szerkezetének a meghatározásával foglalkoztak. Az időközben felfedezett flagelláris gének sokasága azt mutatta, hogy létezik a sejtben egy olyan rendszer, amelynek a funkciója még nem tisztázott. A gének funkcióinak a megismerésével vált lehetővé később az exportrendszer egyes komponenseinek azonosítása, majd működésük alaposabb megismerése [6,14].

Morfológiai vizsgálatok alapján feltételezik, hogy az exportrendszer tagjai a bazális test citoplazmikus oldalán a C gyűrű belsejében, illetve a sejtmembránban helyezkednek el.

Az exportrendszert felépítő fehérjék (2.4. ábra) a FlhA, FlhB, FliH, FliI, FliO, FliP, FliQ és FliR [15]. A rendelkezésre álló ismeretek szerint a FliO, FliP, FliQ és FliR valószínűleg integrális membránfehérjék, a FliI és a FliH citoplazmikus, vizes közegben működő fehérjék, míg a FlhA és a FlhB perifériális membránfehérjék, amelyek egy kisebb membránba ágyazott és egy nagyobb citoplazmikus doménből állnak. Az egyes fehérjék szerepének meghatározására különböző mutáns baktériumokkal végeztek kísérleteket és azt találták, hogy a FlhA, FliH és FliI fehérjéknek van meghatározó jelentőségük az exportfolyamatban [15].

Az exportrendszerrel kapcsolatosan azt is megfigyelték, hogy különböző patogén baktériumok virulens fehérjéinek a sejtből való kijuttatása nagy hasonlóságot mutat a flagelláris fehérjék exportjával. Nyolc olyan fehérjét is azonosítottak, amelyek homológiát mutatnak a flagellumspecifikus exportrendszerben megtalálható fehérjékkel. Ez a rendszer szintén a III-as típusú exportrendszerbe tartozik, amelyben a kijuttatott fehérjék nem rendelkeznek semmiféle szignálszekvenciával vagy lehasítható szignálpeptiddel, ami jelként

szolgálna a membránon való átjuttatás során. Jelenleg sem pontosan ismert, hogy hogyan kerülnek az axiális fehérjék a lumenbe, és jutnak el a flagellum szűk csatornáján keresztül a beépülési helyükre [1, 14 ,15].

2.4. ábra

A flagellumspecifikus exportrendszer feltételezett modellje [15]

Meghatározták az exportrendszer legtöbb elemét, és azok helyét a sejtben (2.4. ábra).

A membránba ágyazott fehérjék (FlhA, FlhB, FliO, FliP, FliQ, és FliR) helye valószínűleg az MS gyűrű központi üregében van a flagelláris bazális testben, az FlhA, és FlhB fehérjék hidrofil doménjei pedig benyúlnak a motor C gyűrűjének az üregébe. Feltételezték, hogy a chaperon fehérjék (FliS, és FliJ) a FliI-vel és a FliH-val lépnek kölcsönhatásba, de ezt nem tudták eddig közvetlen módon bizonyítani [15].

A kutatások szerint a FliI-nek szerepe van a flagelláris fehérjék kijuttatásában, mivel katalizálja az ATP-hidrolízist, az így nyert energia az axiális fehérjék sejtből való kijuttatását fedezi [16, 17]. Ezt támasztja alá az is, hogy a FliI fehérje aminosavszekvenciája hasonlóságot mutat egyes baktériumok virulens fehérjéinek szekréciójára specializálódott

megmutatták, hogy ez a funkció csak egy multikomplex rendszerben jelentkezik, mint az F0F1 ATP-áz β alegysége esetén is [18]. Azt vizsgálták, hogy kölcsönhatásba lép-e a FliI fehérje az axiális fehérjék reprezentánsaként választott flagellinnel és a kampó (hook) fehérjével, valamint, hogy ennek milyen hatása van a fehérje ATP-áz aktivitására.

Enzimaktivitás mérésekkel azt találták, hogy a flagellin, vagy a hook fehérje jelenléte stimuláló hatással van a FliI ATP-áz aktivitására [16].

A FliI 456 aminosavból álló fehérje. Limitált proteolízisével meghatározták azon részeit, amelyek felelősek az ATP-áz funkcióért, valamint egyéb fehérjékkel való kölcsönhatásért. A FliI fehérje két szakaszra osztható. A fehérje N-terminális végének kb. 110 aminosavból álló része a flagellinmolekula N-terminálisára specifikus régió, valószínűleg ez a rész felelős a FliH fehérjével való kölcsönhatásért is. A 110-456 aminosavnyi rész a C-terminális szakasz, amely a fehérje ATP-áz aktivitásáért felelős [19].

Azt találták, hogy a 235 aminosavból álló FliH gátolja a FliI ATPáz aktivitását [19, 20]. Eddigi ismereteink szerint a FliH dimer molekulákat képez oldatban, míg a FliI monomerként fordul elő, a kialakult komplex pedig egy heterotrimer molekula lesz.

Megállapították, hogy a kialakult (FliH)2FliI komplex ATP-áz aktivitása tízszer kisebb lett, mint a monomer FliI fehérjénél mért aktivitás [19].

Az axiális komponensek monomer formában szállítódnak, és csak a flagellum távolabbi végén épülnek be, ezért kell lennie valamilyen mechanizmusnak, ami meggátolja a sejten belüli polimerizációt. Nagyon fontos, hogy ezek a komponensek ne a sejten belül polimerizálódjanak, hanem a megfelelő helyen, ahol betöltik funkciójukat. Feltételezések szerint a polimerizációt a rendezetlen terminális régiók akadályozzák meg. Mivel a rendezetlen terminális régiójú monomer molekulák nem képesek egymáshoz kapcsolódni, nem indul meg a polimerizáció. Publikációk alapján feltételezhetjük, hogy a sejten belüli polimerizáció megakadályozásában a segítő vagy chaperon fehérjék is közreműködnek, melyek a monomer állapotú axiális fehérjék rendezetlen terminális régióihoz kapcsolódnak és megakadályozzák a fehérje monomerek polimerizációját [3]. Ilyen chaperon a FliS fehérje, amely a flagellumspecifikus exportrendszer részeként a flagellin alegységekhez kötődik, és meggátolja azok sejten belüli összekapcsolódását [6].

A FliS 135 aminosavból álló 14,7 kDa molekulatömegű fehérjéről [21] a kutatások egyértelműen kiderítették, hogy a flagellin fehérjék specifikus transzportját végzi [22]. A FliS azáltal, hogy a flagellinmolekula terminális régióihoz kötődik, meg tudja akadályozni a flagellin alegységek degradációját, aggregációját és polimerizációját a citoplazmában.

Gélszűrő kromatográfiával vizsgálva azt tapasztalták, hogy a FliS az oszlopról 14,7 kDa helyett körülbelül 30 kDa-nak megfelelő helyen jött le, ebből azt a következtetést vonták le, hogy a FliS stabil dimereket képez. Szintén ezzel a módszerrel kimutatták, hogy ez a dimer képes kötődni a flagellin monomerhez [22].

A flagellinmulekula különböző mértékű limitált proteolízisével végzett kísérletek eredményei szerint a flagellin C-terminális régiójának (rendezetlen C-terminális régió és még 40 aminosav) fontos szerepe van a FliS-hez való kötődésben [23].