Structural and Functional Studies on Trimeric Autotransporters

Trimeric autotransporters are a family of secreted outer membrane proteins in Gram-negative bacteria. These obligate homotrimeric proteins share a conserved C-terminal region, termed the translocation unit. This domain consists of an integral membrane β-barrel anchor and associated α-helices which pass through the pore of the barrel. The α-helices link to the extracellular portion of the protein, the passenger domain. Autotransportation refers to the way in which the passenger domain is secreted into the extracellular space. It appears that the translocation unit mediates the transport of the passenger domain across the outer membrane, and no external factors, such as ATP, ion gradients nor other proteins, are required. The passenger domain of autotransporters contains the specific activities of each protein. These are usually related to virulence. In trimeric autotransporters, the main function of the proteins is to act as adhesins. One such protein is the Yersinia adhesin YadA, found in enteropathogenic species of Yersinia. The main activity of YadA from Y. enterocolitica is to bind collagen, and it also mediates adhesion to other molecules of the extracellular matrix. In addition, YadA is involved in serum resistance, phagocytosis resistance, binding to epithelial cells and autoagglutination. YadA is an essential virulence factor of Y. enterocolitica, and removal of this protein from the bacteria leads to avirulence. In this study, I investigated the YadA-collagen interaction by studying the binding of YadA to collagen-mimicking peptides by several biochemical and biophysical methods. YadA bound as tightly to the triple-helical model peptide (Pro-Hyp-Gly)10 as to native collagen type I. However, YadA failed to bind a similar peptide that does not form a collagenous triple helix. As (Pro-Hyp-Gly)10 does not contain a specific sequence, we concluded that a triple-helical conformation is necessary for YadA binding, but no specific sequence is required. To further in
Vaikka suurin osa ihmisen elimistössä tavattavista bakteereista ovat harmittomia tai jopa edistävät isäntänsä terveyttä, bakteerit yleensä mielletään tautien aiheuttajina. Taudinaiheuttajat eli patogeenit lisääntyvät isännän kudoksissa hyödyntäen tämän rikkaan ympäristön ravinteita isännän omien solujen kustannuksella. Taudinaiheutuskyky perustuu patogeenien tuottamiin tekijöihin, jotka edistävät bakteereiden kasvua ja säilymistä isännän kudoksissa. Näitä kutsutaan virulenssitekijöiksi. Virulenssitekijät voivat olla mm. toksiineja jotka häiritsevät isäntäsolujen normaalia toimintaa, adhesiineja joiden avulla bakteerit tarttuvat kudoksiin, tai tekijöitä jotka suojaavat patogeenia isännän puolustusvasteilta. Jotta virulenssitekijät voisivat vuorovaikuttaa isännän kanssa, ne pitää erittää bakteerisolun pinnalle tai ulkopuolelle. Bakteereille on kehittynyt useita valkuaisaineiden eli proteiinien eritysjärjestelmiä, ja koska virulenssitekijät ovat pääasiassa eritettäviä proteiineja, eritysjärjestelmien toiminnan ymmärtäminen on tärkeää. Myös virulenssitekijöiden ja isännän kohdemolekyylien välisen vuorovaikutuksen määrittäminen biokemiallisesti ja rakennebiologisesti voi mahdollistaa mm. uusien lääkkeiden kehittämisen. Eräs tärkeä ryhmä gram-negatiivisten bakteereiden virulenssitekijöitä ovat ns. trimeeriset autotransportterit. Nimensä mukaisesti nämä proteiinit ovat trimeerisiä, eli kolmen polypeptidiketjun muodostamia. Autotransportaatio puolestaan viittaa tapaan, joilla nämä proteiinit kuljetetaan bakteerisolun ulkokalvon läpi: ne ilmeisesti erittävät itse itsensä. Saavutettuaan solun pinnan, nämä proteiinit toimivat ensisijaisesti adhesiineina, mutta niillä on lisäksi muita aktiivisuuksia kuten suojaaminen bakteereita solusyönniltä ja seerumin sisältämiltä bakteereja tappavilta proteiineilta. Tyyppiesimerkki trimeerisestä autotransportterista on YadA, joka on Yersinia enterocolitica -bakteerin kollageeniin sitoutuva proteiini. Y. enterocolitica on suolistopatogeeni