Pseudomonas aeruginosa Lectin II

Выбор Языка
Русский English Deutsch

Обзор

Лектины — белки и гликопротеины, обладающие способностью высокоспецифично связывать остатки углеводов на поверхности клеток, в частности, вызывая их агглютинацию. Лектины нередко участвуют в клеточном распознавании, например, некоторые патогенные микроорганизмы используют лектины для прикрепления к клеткам поражённого организма. [1]

Изученный нами PA-IIL (PDB ID: 4CE8; Uniprot ID: Q9HYN5 (Q9HYN5_PSEAE)) является фукоза-связывающим лектином бактерии Pseudomonas aeruginosa, тесно связанным с факторами вирулентности данной бактерии. [2] Также нам удалось выяснить, что данная патогенная бактерия Pseudomonas aeruginosa синтезирует фукозоспецифический лектин LecB, участвующий в прикреплении тканей и образовании биопленок. [3] Опираясь на эти данные, мы предположили, что и PA-IIL также имеет сходную функцию.

Как говорилось ранее, PA-IIL был обнаружен у Pseudomonas aeruginosa. Синегнойная палочка (лат. Pseudomonas aeruginosa) — вид грамотрицательных подвижных палочковидных бактерий. Обитает в воде и почве, условно патогенна для человека, возбудитель нозокомиальных инфекций у человека. Лечение затруднительно ввиду высокой устойчивости к антибиотикам.

Pseudomonas aeruginosa обнаруживается при абсцессах и гнойных ранах, ассоциирована с энтеритами и циститами. P. aeruginosa является одним из самых распространённых возбудителей нозокомиальных инфекций ввиду того, что P. aeruginosa особенно легко поражает лиц с ослабленным иммунным статусом. Факторами патогенности P. aeruginosa являются наличие подвижности, токсинообразование, продукция гидролитических ферментов. Прогноз ухудшается высокой резистентностью к действию антибиотиков. [4]

Колониям P. aeruginosa свойственно образовывать биоплёнки, представляющие собой сложные бактериальные сообщества, которые прилипают к различным поверхностям, включая металлы, пластмассы, медицинские имплантационные материалы и ткани. Биоплёнки значительно повышают жизнеспособность бактерии, потому что как только они образуются, их очень трудно разрушить. В зависимости от их местоположения биоплёнки могут быть полезными или вредными для окружающей среды. Например, биоплёнки, обнаруженные на скалах и галечниках под водой озер и прудов, являются важным источником пищи для многих водных организмов. Напротив, те, которые образовывались в водопроводных трубах, могли вызывать засорение и коррозию. [5] Описанный нами лектин PA-IIL как раз участвует в образовании подобных биоплёнок.

Именно поэтому изучение фукоза-связывающих лектинов, таких как PA-IIL, является необходимым и принципиально важным, ведь понимание их структуры и, как следствие, функции способствует определению и созданию наиболее эффективных методов борьбы с такими бактериями, как P. aeruginosa.

3D модель белка

Легенда:
  • Химические элементы:
    • Белый - Водород
    • Серый - Углерод
    • Красный - Кислород
    • Синий - Азот
    • Жёлтый - Сера
    • Зелёный - Кальций

Водородные связи

Водородная связь - это взаимодействие между атомом водорода в молекуле или атомной группе X-H, где X является более электроотрицательным атомом, чем водород, и атомом или группой атомов в той же или другой молекуле, у которого существуют признаки формирования ковалентной связи. [6]
Водородная связь характеризуется длиной связи в 2.8-3.5 Å и углом 180° +/- 35°. Для нахождения водородных связей в PA-IIL с помощью jMol мы использовали команду ‘calculate hbonds’.

Солевые мостики

Солевые мостики (ионная связь) — сильная химическая связь, возникающая в результате электростатического притяжения катионов и анионов - образующаяся между атомами с большой разностью (>1,7 по шкале Полинга) электроотрицательностей, при которой общая электронная пара переходит преимущественно к атому с большей электроотрицательностью. [7]
Ионная связь характеризуется длиной связи в среднем до 4 Å. Для поиска ионных связей в jMol необходимо выделить все положительно и отрицательно заряженные частицы, а далее отобрать те, связь которых не превышает 4 Å (select within(group, within(4.0, positive) and negative) or within(group, within(4.0, negative) and positive)).
Так получилось, что ближайшие заряженные атомы в белке (аминокислоты [ARG]72:A и [ASP]96:A) расположены на расстоянии 6.57 Å, что слишком много для образования ионной связи.

Гидрофобные ядра

Гидрофобное ядро - область пространства с высокой плотностью боковых цепей гидрофобных аминокислот. Гидрофобные взаимодействия играют ключевую роль в сворачивании белковой глобулы. [6] Для нахождения гидрофобных ядер мы прибегали к использованию специально разработанного сайта. [8]
Чтобы полностью закрыть [TRP]111:A, одну из аминокислот представленного ядра, понадобиться отойти от неё на расстояние в 8 Å. Причём центры атомов, упакованных вокруг триптофана, расположены от него на расстоянии в среднем 3 - 4 Å. Таким образом поместить лишнюю молекулу или атом внутрь ядра не получится. Для этого потребовалось бы расстояние около 6.5 Å. Например, если поместить атом кислорода между двумя углеродами.

Лиганды

В биохимии и фармакологии лиганд — это химическое соединение (часто, но не всегда, малая молекула), которое образует комплекс с той или иной биомолекулой (чаще всего белком, например клеточным рецептором, но иногда, например, с ДНК) и производит, вследствие такого связывания, те или иные биохимические, физиологические или фармакологические эффекты. [9] Важнейшую роль в белке играют Кальций и Фукопираноза, т. к. образуют функциональные комлексы с каждой из цепей.
Name IUPAC Name PubChem CID Molecular Formula Molecular Weight Picture
Sulfate Ion Sulfate 1117 SO4(2-) or O4S-2 96.056 g/mol
Calcium Ion Calcium Ion 271 Ca2+ 40.078 g/mol
Urea Urea 1176 CH4N2O or NH2CONH2 60.056 g/mol
alpha-L-Fucopyranose 6-deoxy-alpha-L-galacto-hexopyranose 439554 C6H12O5 164.157 g/mol

Личный вклад

Ссылки

© Раздобарин Захар