Ukr.Biochem.J. 2015; Том 87, № 4, липень-серпень, c. 13-23

doi: http://dx.doi.org/10.15407/ubj87.04.013

Вплив Т-домену дифтерійного токсину на pН ендосом

13.08.2015   Без категорії   No comments

А. Ю. Лабинцев, Н. В. Короткевич, Д. В. Колибо, С. В. Комісаренко

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: lab.andrey@gmail.com

Ключовим етапом у реалізації цито­токсичної дії дифтерійного токсину (ДТ) є перенесення його каталітичного домену (Сd) з ендосом у цитозоль. Головну роль у цьому процесі відіграє транспортний домен (Тd), проте молекулярний механізм його функціонування залишається невідомим. Раніше нами було показано, що Тd здатний впливати на ендосомальний транспорт ДТ. Метою цієї роботи було вивчення впливу Тd дифтерійного токсину на компартменталізацію ендосом і на рН ендосомального середовища. Для цього ми використовували рекомбінантні фрагменти ДТ, які відрізнялися лише наявністю Тd в їхньому складі, що були злиті із флуоресцентними протеїнами. Показано, що фрагмент токсину із Td повільніше проходив шлях ранні–пізні ендосоми–лізосоми, та мав дещо відмінну від фрагмента ДТ (без Td) колокалізацію з ендосомальними маркерами. При цьому з 10- до 50-ї хв спостереження рН ендосом, що містять фрагменти ДТ із Тd, мали стале значення рН (~ 6,5). За цей час для ендосом, що містять фрагменти ДТ без Тd, продемонстровано зниження рН від 6,3 до 5,5. Одержані результати вказують на те, що Td інгібує закислення ендосомального середовища. Однією з можливих причин цього може бути вплив утвореного Т-доменом іонного каналу на процес зниження рН ендосом. Ця властивість Td може не тільки сповільнювати дозрівання ендосом, але і пригнічувати активацію рН-залежних ендосомальних протеїназ, що сприяє успішному транспортуванню Cd у цитозоль клітини.

Ключові слова: , , , , , ,

Посилання:

  1. Kolibo DV, Labyntsev AJ, Romaniuk SI, Kaberniuk AA, Oliinyk ES, Korotkevich N V, Komisarenko SV. Immunobiology of diphtheria. Recent approaches for the prevention, diagnosis, and treatment of the disease. Biotechnol. Acta. 2013;6(4):43–62. CrossRef
  2. Huotari J, Helenius A. Endosome maturation. EMBO J. 2011 Aug 31;30(17):3481-500. Review. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Schmidt O, Teis D. The ESCRT machinery. Curr Biol. 2012 Feb 21;22(4):R116-20. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Fujita H, Yamanaka M, Imamura K, Tanaka Y, Nara A, Yoshimori T, Yokota S, Himeno M. A dominant negative form of the AAA ATPase SKD1/VPS4 impairs membrane trafficking out of endosomal/lysosomal compartments: class E vps phenotype in mammalian cells. J Cell Sci. 2003 Jan 15;116(Pt 2):401-14. PubMed, CrossRef
  5. Guha S, Padh H. Cathepsins: fundamental effectors of endolysosomal proteolysis. Indian J Biochem Biophys. 2008 Apr;45(2):75-90. Review. PubMed
  6. Labyntsev AJ, Kolybo DV, Yurchenko ES, Kaberniuk AA, Korotkevych NV, Komisarenko SV. Effect of the T-domain on intracellular transport of diphtheria toxin. Ukr Biochem J. 2014 May-Jun;86(3):77-87. PubMed, CrossRef
  7. Morimoto YV, Kojima S, Namba K, Minamino T. M153R mutation in a pH-sensitive green fluorescent protein stabilizes its fusion proteins. PLoS One. 2011 May 3;6(5):e19598. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  8. Miesenböck G, De Angelis DA, Rothman JE. Visualizing secretion and synaptic transmission with pH-sensitive green fluorescent proteins. Nature. 1998 Jul 9;394(6689):192-5. PubMed, CrossRef
  9. Labyntsev AJ, Korotkevych NV, Manoilov KJ, Kaberniuk AA, Kolybo DV, Komisarenko SV. Recombinant fluorescent models for studying the diphtheria toxin. Russ J Bioorganic Chem. 2014 Jul;40(4):401-9. PubMed, CrossRef
  10. Schägger H, von Jagow G. Tricine-sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis for the separation of proteins in the range from 1 to 100 kDa. Anal Biochem. 1987 Nov 1;166(2):368-79. PubMed, CrossRef
  11. Schindelin J, Arganda-Carreras I, Frise E, Kaynig V, Longair M, Pietzsch T, Preibisch S, Rueden C, Saalfeld S, Schmid B, Tinevez JY, White DJ, Hartenstein V, Eliceiri K, Tomancak P, Cardona A. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods. 2012 Jun 28;9(7):676-82. PubMed, PubMedCentral,  CrossRef
  12. Bolte S, Cordelières FP. A guided tour into subcellular colocalization analysis in light microscopy. J Microsc. 2006 Dec;224(Pt 3):213-32. PubMed, CrossRef
  13. Chudina T, Labyntsev A, Manoilov K, Kolybo D, Komisarenko S. Cellobiose-coated poly(lactide-co-glycolide) particles loaded with diphtheria toxoid for per os immunization. Croat Med J. 2015 Apr;56(2):85-93. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Van Rossum G., de Boer J. Interactively Testing Remote Servers Using the Python Programming Language. CWI Quarterly. 1991;4(4):283-303.
  15. Bradski G. OpenCV. Dr Dobbs J. Softw. Tools 2000.
  16. Hunter JD. Matplotlib: A 2D graphics environment. Comput Sci Eng. 2007;9(3):90-5. CrossRef
  17. van der Walt S, Colbert SC, Varoquaux G. The NumPy Array: A Structure for Efficient Numerical Computation. Comput Sci Eng. 2011 Mar;13(2):22-30. CrossRef
  18. Katoh K, Shibata H, Suzuki H, Nara A, Ishidoh K, Kominami E, Yoshimori T, Maki M. The ALG-2-interacting protein Alix associates with CHMP4b, a human homologue of yeast Snf7 that is involved in multivesicular body sorting. J Biol Chem. 2003 Oct 3;278(40):39104-13. Epub 2003 Jul 14. PubMed, CrossRef
  19. Yorikawa C, Shibata H, Waguri S, Hatta K, Horii M, Katoh K, Kobayashi T, Uchiyama Y, Maki M. Human CHMP6, a myristoylated ESCRT-III protein, interacts directly with an ESCRT-II component EAP20 and regulates endosomal cargo sorting. Biochem J. 2005 Apr 1;387(Pt 1):17-26. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Chenal A, Prongidi-Fix L, Perier A, Aisenbrey C, Vernier G, Lambotte S, Fragneto G, Bechinger B, Gillet D, Forge V, Ferrand M. Deciphering membrane insertion of the diphtheria toxin T domain by specular neutron reflectometry and solid-state NMR spectroscopy. J Mol Biol. 2009 Sep;391(5):872–883. PubMed,  CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.