Uniprot: Pertussis toxin subunit 1

Токсин коклюша (Pertussis toxin) является секретируемым экзотоксином, гексомером, в котором выделяют две части: A и B. Часть A представлена субъединицей S1, и она способна катализировать реакцию переноса АДФ-рибозы с НАД на С-конец α-субъединицы, связанной с G-белком. Перенос группы вызывает отделение α-субъединицы, которая обладает ГТФазной активностью, от G-белка, тем самым нарушая рецепторные каскады в эукариотической клетке. Часть B представлена 5 субъединицами (S2, S3, двумя копиями S4, S5), эта часть белка участвует в связывании токсина с поверхностью эукариотической клетки ^[2]. Таким образом в обзоре рассматривается не весь белок, а только каталитическая субъединица 1 токсина (S1).

Данный белок является ключевым фактором вирулентности и основной причиной сильного кашля ^[3], но не единственным. При помощи поиска был получен список белков, которые могут быть вовлечены в процесс заражения. Так, например, в списке есть фибриллярный белок B.pertussis, который участвует в адгезии на повехности реснитчатого эпителия, и агглютеноген пертактин, также, возможно, участвующий в адгезии.

Таблица 1. Идентификаторы и характеристика белка

UniProtKB	Swiss-Prot
UniProt ID	TOX1_BORPE
UniProt AC	P04977
EMBL AC	Несколько идентификаторов
PDB ID	Несколько идентификаторов
Длина	269 a.o.
Молекулярная масса	29974 Да
RecName	Pertussis toxin subunit 1 (PTX S1)

Для оценки распространенности токсина коклюша были проанализированы кластеры UniRef100_P04977, UniRef90_P04977 и UniRef50_P04977. В первом кластере представлены 3 последовательности, принадлежащие B. pertussis. Во втором – 31 последовательнось от 4 видов рода Bordetella (B. pertussis, B. bronchiseptica, B. genomosp. 6, B. parapertussis). Третий кластер содержит 33 последовательности от 5 видов (B. pertussis, B. bronchiseptica, B. genomosp. 6, B. parapertussis и B. pseudohinzii). Во всех кластерах последовательность P04977 является representative и seedом в кластере UniRef100. В других двух кластерах seedом является последовательность Q7WDU8. Таким образом, можно сделать вывод, что токсин Bordetella pertussis распространен среди других патогенных бактерий из этого рода и является уникальным, т.е. не встречается больше ни у кого из других родов.

Однако относительно похожие белки с такой же ферментативной активностью у других бактерий все же есть. Поиск похожих белков проводился по критерию массы. В итоге был получен список, в котором есть белкис достоверно похожим каталитическим центром на S1 токсина коклюша^[2], например, ELAP_ECOLX, выделенный из Escherichia coli.

Сравнение протеомов

Референсным протеомом был выбран протеом Burkholderia pseudomallei. Основной причиной выбора была таксономическая близость организмов (обе бактерии принадлежат одному порядку Burkholderiales), также оба протеома содержат примерно равное количество белков из базы Swiss-Prot.

Ниже приведена таблица с результатом сравнения долей белков по различным параметрам протеомов.

Таблица 3. Сравнение протеомов по количеству белков в % разных категорий

	Burkholderia pseudomallei	Bordetella pertussis
Трансмембранные	18,8	18,3
Ферменты	18,4	23,5
Секретируемые ферменты	0,087	0,092

Исходя из данных таблицы, можно сделать вывод, что две бактерии, являющиеся возбудителями разных заболеваний, но относительно близких таксономически имеют схожие доли по категориям белков. Выброс в категории трансмембранных, возможно, объясняется недостаточным количеством аннотированных белков в протеоме Burkholderia pseudomallei. Однако для последней группы белков было решено провести еще одно сравнение с протеомом Escherichia coli (UP000000558). У E. coli доля секретируемых ферментов составляет 0,099 %, что не много отличается от значений других двух бактерий. Поскольку E. coli сильно отличается по своему образу жизни от Burkholderia pseudomallei и Bordetella pertussis, а относительное число секреторных ферментов нет, то можно предположить, что бактерии используют ограниченный набор белков для секреции, будь это гидролитические ферменты и/или токсины.

Источники

[1]. WHO | Pertussis. WHO http://www.who.int/immunization/monitoring_surveillance/burden/vpd/surveillance_type/passive/pertussis/en/. [2]. Stein, P. E. et al. The crystal structure of pertussis toxin. Structure 2, 45–57 (1994). [3]. Hazes, B. et al. Crystal Structure of the Pertussis Toxin–ATP Complex: A Molecular Sensor. 661–671 (1996).