Protein engineering modulates the transport properties and ion selectivity of the pores formed by staphylococcal gamma-hemolysins in lipid membranes (Articolo in rivista)

Type
Label
  • Protein engineering modulates the transport properties and ion selectivity of the pores formed by staphylococcal gamma-hemolysins in lipid membranes (Articolo in rivista) (literal)
Anno
  • 2002-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
Alternative label
  • Comai M. 1, Dalla Serra M. 1, Coraiola M. 1, Werner S. 1,2, Colin D.A. 2, Privost G. 2, Menestrina G. 1 (2002)
    Protein engineering modulates the transport properties and ion selectivity of the pores formed by staphylococcal gamma-hemolysins in lipid membranes
    in Molecular microbiology (Print)
    (literal)
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  • Comai M. 1, Dalla Serra M. 1, Coraiola M. 1, Werner S. 1,2, Colin D.A. 2, Privost G. 2, Menestrina G. 1 (literal)
Pagina inizio
  • 1251 (literal)
Pagina fine
  • 1268 (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/pubblicazioni.owl#numeroVolume
  • 44 (literal)
Rivista
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/pubblicazioni.owl#descrizioneSinteticaDelProdotto
  • Ritenuti sotto controllo, i batteri tornano ad essere una minaccia per due ragioni: il bio-terrorismo e lo sviluppo della resistenza agli antibiotici. Se la responsabilità umana è evidente nel primo caso, non lo è di meno nel secondo. Infatti, è l'abuso di antibiotici, nella sanità e nella catena alimentare, che ha causato l'insorgenza di super-batteri come lo Stafilococco aureo multiresistente (MRSA), responsabile di numerosi decessi ospedalieri. Poiché la ricerca di nuovi antibiotici è resa inefficace dalla capacità del batterio di sviluppare resistenza, si cercano oggi molecole che ne neutralizzino i fattori di virulenza come le tossine. Bloccare le tossine rende i batteri prede disarmate della nostra difesa immunitaria. Questa strategia, che non seleziona batteri resistenti, richiede però una conoscenza completa della struttura e funzione della tossina, necessaria ad individuare le molecole bloccanti. In questo ambito si inserisce il nostro studio sulla organizzazione del poro formato dalle leucotossine di S. aureo, un gruppo di proteine che uccidono i nostri globuli bianchi bucandone la membrana. Combinando esperimenti di mutagenesi sito specifica e di elettrofisiologia abbiamo determinato esattamente l'organizzazione interna del poro (una struttura a “barilotto-beta” formata da 6-8 forcine di 37 amino acidi disposte come le doghe di una botte) e la presenza e localizzazione di tutte le cariche elettriche che ne modulano la conduttanza e selettività. (literal)
Note
  • ISI Web of Science (WOS) (literal)
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  • 1: CNR; 2: Université Louis Pasteur, Strasbourg, France. (literal)
Titolo
  • Protein engineering modulates the transport properties and ion selectivity of the pores formed by staphylococcal gamma-hemolysins in lipid membranes (literal)
Abstract
  • Staphylococcal gamma-haemolysins are bicomponent toxins in a family including other leucocidins and alpha-toxin. Two active toxins are formed combining HlgA or HlgC with HlgB. Both open pores in lipid membranes with conductance, current voltage characteristics and stability similar to alpha-toxin, but different selectivity (cation instead of anion). Structural analogies between gamma-haemolysins and alpha-toxin indicate the presence, at the pore entry, of a conserved region containing four positive charges in alpha-toxin, but either positive or negative in gamma- haemolysins. Four mutants were produced (HlgA D44K, HlgB D47K, HlgB D49K and HlgB D47K/D49K) converting those negative charges to positive in HlgA and HlgB. When all charges were positive, the pores had the same selectivity and conductance as alpha-toxin, suggesting that the cluster may form an entrance electrostatic filter. As mutated HlgC-HlgB pores were less affected, additional charges in the lumen of the pore were changed (HlgB E107Q, HlgB D121N, HlgB T136D and HlgA K108T). Removing a negative charge from the lumen made the selectivity of both HlgA-HlgB D121N and HlgC-HlgB D121N more anionic. Residue D121 of HlgB is compensated by a positive residue (HlgA K108) in the HlgA-HlgB pore, but isolated in the more cation-selective HlgC-HlgB pore. Interestingly, the pore formed by HlgA K108T-HlgB, in which the positive charge of HlgA was removed, was as cation selective as HlgC-HlgB. Meanwhile, the pore formed by HlgA K108T-HlgB D121N, in which the two charge changes compensated, retrieved the properties of wild-type HlgA-HlgB. We conclude that the conductance and selectivity of the gamma-haemolysin pores depend substantially on the presence and location of charged residues in the channel. (literal)
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