Ukr.Biochem.J. 2017; Том 89, № 5, вересень-жовтень, c. 96-105

doi: https://doi.org/10.15407/ubj89.05.096

Посилення інтерналізації рекомбінантних фрагментів дифтерійного токсину в чутливих клітинах, опосередковане Т-доменом токсину

К. Ю. Манойлов, А. Ю. Лабинцев, Н. В. Короткевич, Д. В. Колибо

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

Субодиниця В дифтерійного токсину (ДТ) та її R-домен відрізняються наявністю або відсутністю Т-домена. Метою роботи було проаналізувати взаємодію цих фрагментів токсину з клітинами ссавців для виявлення впливу Т-домену на ендоцитоз у резистентних клітинах.  Інтерналізація рекомбінантних флуоресцентних похідних субодиниці В та R-домену була охарактеризована в резистентних клітинах L929, що походять із сполучної тканини миші, та токсинчутливих клітинах Vero з нирок африканської зеленої мавпи. Встановлено, що в процесі інкубації клітин за одночасної присутності субодиниці В та R-домену в культуральному середовищі, клітини Vero інтерналізували більше молекул субодиниці В, ніж R-домену. За таких самих умов клітини L929 інтерналізували більше молекул R-домену, ніж субодиниці В. Колокалізація флуоресцентних субодиниці В та R-домену в клітинах L929 була швидкою та відбувалась практично повністю на ранніх стадіях інкубації порівняно з клітинами Vero, в яких вона була повільна і відбувалась поступово. Одержані дані вказують на те, що Т-домен впливає на інтерналізацію та ендосомальний транспорт ДТ в клітинах відповідно до їхньої чутливості до токсину. Дійшли висновку, що лише в токсинчутливих клітинах Т-домен бере участь у внутрішньоклітинному ендосомальному транспорті та сортуванні ДТ шляхом підсилення інтерналізації молекул токсину.

Ключові слова: , , ,


Посилання:

  1. Ladant D, Alouf JE, Popoff MR. The comprehensive sourcebook of bacterial protein toxins / Elsevier. – 3rd ed. 2006, 1047 p.
  2. Simpson JC, Smith DC, Roberts LM, Lord JM. Expression of mutant dynamin protects cells against diphtheria toxin but not against ricin. Exp Cell Res. 1998 Mar 15;239(2):293-300. PubMed, CrossRef
  3. Abraham JA, Damm D, Bajardi A, Miller J, Klagsbrun M, Ezekowitz RA. Heparin-binding EGF-like growth factor: characterization of rat and mouse cDNA clones, protein domain conservation across species, and transcript expression in tissues. Biochem Biophys Res Commun. 1993 Jan 15;190(1):125-33. PubMed, CrossRef
  4. Labyntsev AJ, Korotkevich NV, Kaberniuk AA, Romaniuk SI, Kolibo DV, Komisarenko SV. Interaction of diphtheria toxin B subunit with sensitive and insensitive mammalian cells. Ukr Biokhim Zhurn. 2010 Nov-Dec;82(6):65-75. (In Ukrainian). PubMed
  5. 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, CrossRef
  6. Heagy WE, Neville DM Jr. Kinetics of protein synthesis inactivation by diphtheria toxin in toxin-resistant L cells. Evidence for a low efficiency receptor-mediated transport system. J Biol Chem. 1981 Dec 25;256(24):12788-92. PubMed
  7. Labyntsev AI, Korotkevich NV, Manoilov KI, Kaberniuk AA, Kolibo DV, Komisarenko SV. Recombinant fluorescent models for studying of diphtheria toxin. Bioorg Khim. 2014 Jul-Aug;40(4):433-42. (In Russian). PubMed, CrossRef
  8. Kaberniuk AA, Labyntsev AI, Kolybo DV, Oliynyk OS, Redchuk TA, Korotkevych NV, Horchev VF, Karakhim SO, Komisarenko SV. Fluorescent derivatives of diphtheria toxin subunit B and their interaction with Vero cells. Ukr Biokhim Zhurn. 2009 Jan-Feb;81(1):67-77. (In Ukrainian). PubMed
  9. Manoilov KYu, Gorbatiuk OB, Usenko MO, Shatursky OYa, Borisova TA, Kolibo DV, Komisarenko SV. The characterization of purified recombinant fragment B as a tool to study diphtheria toxin. Dopov Nac Akad Nauk Ukr. 2017;(2):88-99.  (In Ukrainian). CrossRef
  10. Manoilov KYu, Gorbatiuk OB, Usenko MO, Shatursky OYa, Borisova TA, Kolibo DV. The characterization of purifed recombinant protein CRM197 as a tool to study diphtheria toxin. Dopov Nac Acad Nauk Ukr. 2016;(9):124-133. (In Ukrainian). CrossRef
  11. Sanford KK, Earle WR, Likely GD. The growth in vitro of single isolated tissue cells. J Natl Cancer Inst. 1948 Dec;9(3):229-46. PubMed, CrossRef
  12. Mitamura T, Higashiyama S, Taniguchi N, Klagsbrun M, Mekada E. Diphtheria toxin binds to the epidermal growth factor (EGF)-like domain of human heparin-binding EGF-like growth factor/diphtheria toxin receptor and inhibits specifically its mitogenic activity. J Biol Chem. 1995 Jan 20;270(3):1015-9. PubMed, CrossRef
  13. Mitamura T, Umata T, Nakano F, Shishido Y, Toyoda T, Itai A, Kimura H, Mekada E. Structure-function analysis of the diphtheria toxin receptor toxin binding site by site-directed mutagenesis. J Biol Chem. 1997 Oct 24;272(43):27084-90. PubMed, CrossRef
  14. Naglich JG, Metherall JE, Russell DW, Eidels L. Expression cloning of a diphtheria toxin receptor: identity with a heparin-binding EGF-like growth factor precursor. Cell. 1992 Jun 12;69(6):1051-61. PubMed, CrossRef
  15. Moehring JM, Moehring TJ. Comparison of diphtheria intoxication in human and nonhuman cell lines and their resistant variants. Infect Immun. 1976 Jan;13(1):221-8. PubMed, PubMedCentral
  16. Moehring TJ, Moehring JM. Interaction of diphtheria toxin and its active subunit, fragment A, with toxin-sensitive and toxin-resistant cells. Infect Immun. 1976 May;13(5):1426-32. PubMed, PubMedCentral
  17. Piersma SJ, van der Gun JW, Hendriksen CF, Thalen M. Decreased sensitivity to diphtheria toxin of Vero cells cultured in serum-free medium. Biologicals. 2005 Jun;33(2):117-22. PubMed, CrossRef
  18. Gabliks J, Falconer M. Interaction of diphtheria toxin with cell cultures from susceptibile and resistant animals. J Exp Med. 1966 Apr 1;123(4):723-32. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Gibson AE, Noel RJ, Herlihy JT, Ward WF. Phenylarsine oxide inhibition of endocytosis: effects on asialofetuin internalization. Am J Physiol. 1989 Aug;257(2 Pt 1):C182-4. PubMed
  20. 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
  21. Dunn KW, Kamocka MM, McDonald JH. A practical guide to evaluating colocalization in biological microscopy. Am J Physiol Cell Physiol. 2011 Apr;300(4):C723-42.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  22. Costes SV, Daelemans D, Cho EH, Dobbin Z, Pavlakis G, Lockett S. Automatic and quantitative measurement of protein-protein colocalization in live cells. Biophys J. 2004 Jun;86(6):3993-4003. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  23. Murphy JR. Mechanism of diphtheria toxin catalytic domain delivery to the eukaryotic cell cytosol and the cellular factors that directly participate in the process. Toxins (Basel). 2011 Mar;3(3):294-308.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  24. Trujillo C, Taylor-Parker J, Harrison R, Murphy JR. Essential lysine residues within transmembrane helix 1 of diphtheria toxin facilitate COPI binding and catalytic domain entry. Mol Microbiol. 2010 May;76(4):1010-9.   PubMed, PubMedCentral, CrossRef

Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.