Знакомство
Brucella suis — грамотрицательная бактерия, которая является возбудителем бруцеллеза свиней — опасной зоонозной инфекции, характеризующейся множественным поражением органов и тканей. Человек может заразиться при непосредственном контакте с животными-носителями или при употреблении в пищу зараженных продуктов — в случае свиней мяса, потому что свиное молоко обычно не пьют, да и молочных продуктов из него тоже не делают, однако от свиней тот же возбудитель может передаваться коровам и от них — человеку.
Brucella suis в культуре на кровяной агарозной пластинке / Wikimedia Commons
Всего известно пять биоваров этой бактерии, из которой только первый и третий заразны для человека, второй же по неизвестным причинам заражает лишь свиней и зайцев, но не людей.
UniProt
Q7CEG1, или VIRB3_BRUSU — белок из Brucella suis (биовар 1, штамм 1330) длиной 116 аминокислот, существование которого подтверждено на уровне транскрипта. Его рекомендованное название — Type IV secretion system protein virB3, и, следовательно, он является частью секреторной системы IV типа и принадлежит к семейству белков virB3. Даже просматривая лишь названия статей, можно видеть, что речь в них идет об опероне virB и, следовательно, нам далее придется иметь с ним дело.
Секреторная система IV типа
Эта секреторная система, обеспечивающая в том числе конъюгацию, присутствует у многих бактерий и архей и позволяет секретировать макромолекулы, включая ДНК, белки и их комплексы, в АТФ-зависимом процессе. Транспортный канал простирается через всю мембрану и состоит из белковых субъединиц нескольких типов. Он выдается за пределы клетки, что позволяет ему работать в качестве иголки и впрыскивать токсины напрямую в заражаемую клетку либо в клетку-хозяина. Эта секреторная система широко применяется бактериями — паразитами и симбионтами эукариот. [1], [2]
Структура канала секреторной системы IV типа. Слева: схематичное расположение субъединиц; справа: наложение структур всего канала (электронная криоскопия) и кристаллической структуры одного из слоев (рентгеноструктурный анализ). [1]
Функциональная роль
О субъединице virB3 есть только одна посвященная конкретно ей статья [3]. Исходя из нее, эта субъединица расположена на внутренней плазматической мембране (а не на внешней, как иногда встречалось в ранних текстах) и прошивает ее дважды, что соотносится с описанием в UniProt. Функция virB3, очевидно, в основном структурная — поддержка и стабилизация канала в его основании. Теснее всего B3 взаимодействует с B4, которую, вероятно, заякоривает в мембране: их можно даже срастить в один ген (и один белок), и ничего не поменяется. В большинстве организмов гены B3 и B4 находятся рядом, а у некоторых слиты в один.
Забегая вперед, скажу, что в SEED для этого белка указано, что он участвует в формировании транспортного канала для экспорта T-DNA (транспортируемой ДНК), то есть, опять-таки, играет в основном структурную роль.
Термины GO
В записи UniProt описано три термина GO:
- GO:0009405 pathogenesis: белок, отвечающий за возможность организма вызывать в другом организме болезнь.
- GO:0016021 integral to membrane: белок, частично или полностью погруженный или прошивающий насквозь плазматическую мембрану.
- GO:0005886 plasma membrane: сама плазматическая мембрана клетки.
Почему-то секреторная система IV типа в терминах GO не указана, но ее всегда можно найти самим:
- GO:0043684 type IV secretion system complex: комплекс белков, обеспечивающих обмен ДНК при конъюгации, а также транспорт ДНК или белков во внеклеточное пространство или напрямую в клетку-хозяина
Ортологи
Здесь мы начинаем работу с SEED, и надо заметить, веб-интерфейс там просто ужаный. Минимализм минимализмом, но это же не означает, что можно все элементы размещать квадратно-гнездовым методом. На странице записи в SEED найдем ортологи; отберем из них 10. Параметры: регион ±15K оснований, порог раскраски 1e–7.
Эта картинка выглядела бы намного красивее, будь она пошире, но, к сожалению, это настраивать SEED не позволяет.
| Номер | Единица | Количество встреч | Комментарий |
| 10 | virB1 | 8 | Отсутствует в B. parapertussi и V. fischeri |
| 8 | virB2 | 8 | Отсутствует в B. henselae и S. enterica |
| 1 | virB3 | 10 | |
| 2 | virB4 | 10 | |
| 11 | virB5 | 7 | Отсутствует в B. parapertussi, V. fischeri, S. maltophilia |
| 3 | virB6 | 9 | Отсутствует в V. fischeri |
| 13, 18 | virB7 | 5 | Разбился на два множества по гомологии, малоконсервативен |
| 4 | virB8 | 10 | |
| 5 | virB9 | 10 | |
| 6 | virB10 | 10 | |
| 7 | virB11 | 10 |
Остальные белки имеют ортологов не более чем в самом близком организме (B. canis) и не рассмотрены. В данных легко прослеживается весь оперон virB от virB1 до virB11. Отклонения нечасты; например, в B. henselae удвоился участок virB5, virB6, virB7, а в S. maltophilia участок
Организмы — источники гомологов:
- Brucella suis 1300 (исходный, бруцеллез свиней)
- Brucella canis ATCC 23365 (бруцеллез собак)
- Methylobacterium radiotolerans (маловосприимчива к радиации, непатогенна)
- Collimonas fungivorans (непатогенна, чрезвычайно фунгицидна, видовое название с латыни переводится как «поедатель грибов»)
- Bordetella parapertussis (вызывает болезни респираторной системы у млекопитающих)
- Burkholderia cenocepacia (патоген растений, в качестве оппортунистической инфекции у людей, как правило, летальна)
- Vibrio fischeri (способны светиться, обитают в морях, чаще всего как симбионты в светящихся органах морских жителей)
- Bartonella henselae (обитает в организме кошек, от которых можно заразиться через царапины)
- Stenotrophomonas maltophilia (поражает респираторные пути, крайне трудноизлечима)
- Salmonella enterica (сальмонеллез)
- Nitrosomonas eutropha (живет в канализациях, непатогенна).
Заключение
Оперон virB кодирует 11 субъединиц белкового канала секреторной системы IV типа. Эта секреторная система гомологична механизму конъюгации и используется бактерией-паразитом для впрыскивания своих белков напрямую в клетку-хозяина. Белок virB3 заякорен во внутренней мембране, которую прошивает дважды насквозь, и выполняет структурную функцию в поддержании основания канала и заякоривания АТФазы virB4 в мембране. Оперон virB достаточно консервативен как целое среди многих бактерий.