hemolisin adalah protein kecil yang menyebabkan pori-pori di sel eritrosit dan beberapa sel darah lainnya sendiri membran mamalia. Hal ini umumnya disintesis dan diekskresikan oleh bakteri patogen.
Protein ini adalah salah satu racun mikroba yang paling umum dan yang paling baik dipelajari. Kadang-kadang dapat menyebabkan anemia hemolitik, karena jumlah saluran yang melaluinya bagian dalam sel keluar bahkan dapat menyebabkan lisis sel.
Struktur molekul dari Hemolysin (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Umumnya, hemolisin adalah toksin khas spesies Streptococcus dari saluran usus. Fungsinya memungkinkan bakteri untuk memecahkan penghalang epitel saluran usus dan dengan demikian bergerak melalui aliran darah untuk menjajah jaringan lain.
Bentuk paling umum dari hemolisin yang ditemukan di alam adalah dalam bentuk -hemolisinnya. Protein ini merupakan salah satu faktor virulensi yang paling penting dari sebagian besar strain Escherichia coli dan beberapa clostridia.
Sebagian besar infeksi saluran kemih disebabkan oleh strain Escherichia coli yang menghasilkan -hemolisin dengan karakteristik hemolitik.
Produksi hemolisin dan bakteriosin pada strain bakteri telah dikaitkan dengan mekanisme kompetisi melawan spesies lain dan produksi kedua toksin tampaknya bergantung pada determinan genetik yang sama dalam genom bakteri.
Indeks artikel
Karakteristik
Hemolisin terdiri dari tujuh subunit dan gen yang mengkodenya memiliki tujuh promotor. Ketujuh subunit ini masuk ke dalam membran plasma sel target dan, ketika mereka bergabung, membentuk saluran ion yang melaluinya metabolit dari bagian dalam sel keluar.
Hemolisin adalah kalsium ekstraseluler (Ca + 2) – tergantung sitotoksin yang bekerja pada membran plasma sel aliran darah. Pori-pori yang tercipta di membran juga bersifat hidrofilik dan menyebabkan air masuk ke bagian dalam sel, yang dapat menyebabkan lisis.
Hemolisin adalah produk protein khas bakteri gram negatif dan semuanya memiliki dua karakteristik:
1- Adanya peptida yang sangat kecil (nonapeptida) yang terdiri dari pengulangan asam amino glisin dan asam aspartat. Nonapeptida hemolisin terletak di dekat bagian terminal-C dari struktur primer protein.
2- Semua hemolisin disekresikan oleh bakteri ke dalam media ekstraseluler melalui transporter tipe ABC (ATP-Binding Cassette).
Produksi hemolisin biasanya terdeteksi pada strain bakteri melalui pertumbuhan pada media agar darah. Dalam tes, halo hemolitik diamati, produk dari pemecahan sel darah merah di dekat koloni bakteri.
Jenis
Ada beberapa jenis hemolisin, ini diklasifikasikan dengan huruf Yunani di awal namanya. Yang paling banyak dipelajari dan umum adalah , dan hemolisin, semuanya diproduksi oleh strain Staphylococcus aureus .
Jenis hemolisin diklasifikasikan menurut kisaran sel yang mereka serang dan menurut struktur utama proteinnya.
-hemolisin
Protein ini khas strain Staphylococcus aureus dan Escherichia coli ; menyerang neutrofil, sel darah merah, limfosit, makrofag, fibroblas dewasa dan embrionik. Ini berinteraksi dengan kepala kutub lipid membran plasma sel-sel ini untuk menginternalisasi ekor hidrofobik sekitar 5 di dalam membran.
-hemolisin
Diproduksi oleh Staphylococcus aureus pada tingkat yang lebih rendah daripada -hemolysin, -hemolysin menyerang terutama sel darah merah dan memasuki membran secara eksklusif melalui domain kaya sphingomyelin dari membran sel.
-hemolisin
Hal ini juga terlihat pada Staphylococcus aureus . Ini telah diklasifikasikan sebagai protein hemolitik dan leukotoksin pada saat yang sama, karena mempengaruhi sel polimorfonuklear manusia, monosit, makrofag dan jarang, bahkan sel darah merah.
Jenis -hemolisin ini adalah salah satu yang paling sedikit dicirikan, oleh karena itu, sebagian besar mekanisme kerjanya tidak diketahui dan belum diselidiki secara in vivo .
Mekanisme aksi
Mekanisme aksi yang telah dijelaskan secara relatif jelas adalah -hemolisin. Namun, karena semuanya adalah protein hemolitik, sebagian besar proses dianggap sama untuk semua hemolisin.
Para ilmuwan menyarankan agar bakteri mengeluarkan hemolisin ke lingkungan mereka harus berada di lingkungan mikro yang miskin nutrisi, oleh karena itu, ini akan menjadi mekanisme yang memicu sel untuk menghancurkan sel target dan mendapatkan nutrisi mereka.
Mekanismenya telah dijelaskan dalam tiga langkah: pengikatan membran sel, penyisipan, dan oligomerisasi.
Ikatan membran
Hemolisin telah ditemukan untuk dapat mengikat integrin neutrofil, dan dalam eritrosit protein ini telah ditemukan untuk mengikat komponen glikosilasi seperti glikoprotein, gangliosida, dan glikoforin dari membran sel.
Beberapa penulis menyarankan bahwa kehadiran reseptor di membran tidak penting untuk pengikatan hemolisin terjadi. Bagaimanapun, mekanisme makan ulang seluler dari protein belum diketahui dengan tepat.
Pori transmembran yang dibentuk oleh protein hemolisin Staphylococcus (Sumber: Penulis deposisi: Song, L., Hobaugh, M., Shustak, C., Cheley, S., Bayley, H., Gouaux, JE; visualisasi penulis: Pengguna: Astrojan [ CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Interaksi dengan membran terjadi dalam dua langkah:
– Pengikatan awal (reversibel): ketika hemolisin berikatan dengan domain pengikat kalsium pada membran. Langkah ini terjadi di permukaan dan sangat rentan terhadap pelepasan muatan listrik statis.
– Penyatuan ireversibel: bergabung dengan domain asam amino dengan komponen lipid dari lapisan luar membran plasma sel target, untuk membentuk ikatan fisik antara senyawa hidrofobik membran.
Penyisipan toksin ke dalam membran
-Hemolysin menyisipkan residu 177 dan 411 ke dalam lapisan tunggal lipid pertama. Di lingkungan ekstraseluler, hemolisin dikaitkan dengan ion kalsium, yang menginduksi pengaturan struktural di dalamnya dan berkontribusi pada aktivasinya.
Penyisipan ini mengkonsolidasikan lampiran ireversibel ke membran sel. Setelah perbaikan terjadi, hemolisin diubah menjadi protein integral karena, secara eksperimental, telah ditunjukkan bahwa satu-satunya cara untuk mengekstraknya dari membran adalah melalui penggunaan deterjen seperti Triton X-100.
Oligomerisasi
Ketika semua hemolisin telah dimasukkan ke dalam membran plasma sel target, terjadi oligomerisasi 7 subunit yang membentuknya, yang berakhir dengan pembentukan pori protein, sangat dinamis tetapi bergantung pada komposisi lipid membran.
Telah diamati bahwa proses oligomerisasi disukai oleh mikrodomain atau rakit lipid dari membran sel. Daerah ini mungkin tidak mendukung pengikatan protein, tetapi mereka mendukung oligomerisasi yang sama setelah dimasukkan.
Semakin banyak hemolisin yang mengikat membran, semakin banyak pori-pori yang terbentuk. Selanjutnya, hemolisin dapat saling oligomerisasi (yang berdekatan) dan membentuk saluran yang jauh lebih besar.
Referensi
- Bakás, L., Ostolaza, H., Vaz, WL, & Goñi, FM (1996). Adsorpsi reversibel dan penyisipan Escherichia coli alfa-hemolisin yang tidak dapat dibalikkan ke dalam lapisan ganda lipid. Jurnal biofisik, 71 (4), 1869-1876.
- Dalla Serra, M., Coraiola, M., Viero, G., Comai, M., Potrich, C., Ferreras, M.,… & Prévost, G. (2005). Staphylococcus aureus bicomponent -hemolysins, HlgA, HlgB, dan HlgC, dapat membentuk pori-pori campuran yang mengandung semua komponen. Jurnal informasi dan pecaralan kimia, 45 (6), 1539-1545.
- Gow, JA, & Robinson, J. (1969). Sifat-sifat Staphylococcal -Hemolysin yang Dimurnikan. Jurnal bakteriologi, 97 (3), 1026-1032.
- Ike, Y., Hashimoto, H., & Clewell, DB (1984). Hemolisin dari Streptococcus faecalis subspesies zymogenes berkontribusi terhadap virulensi pada tikus. Infeksi dan Kekebalan, 45 (2), 528-530.
- Remington, JS, Klein, JO, Wilson, CB, Nizet, V., & Maldonado, YA (Eds.). (1976). Penyakit menular pada janin dan bayi baru lahir (Vol. 4). Filadelfia: Saunders.
- Todd, EW (1932). Hemolisin streptokokus antigenik. Jurnal kedokteran eksperimental, 55 (2), 267-280.
