La proteína inductora de ensamblaje de actina ( ActA ) es una proteína codificada y utilizada por Listeria monocytogenes para impulsarse a través de una célula huésped de mamífero. ActA es una proteína de superficie bacteriana que comprende una región que atraviesa la membrana. [1] En una célula de mamífero, la ActA bacteriana interactúa con el complejo Arp2 / 3 y los monómeros de actina para inducir la polimerización de actina en la superficie bacteriana generando una cola de cometa de actina. El gen que codifica ActA se denomina actA o prtB. [2]
Proteína inductora de ensamblaje de actina | ||||||
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![]() Complejo de péptido ActA-dominio EVH1 | ||||||
Identificadores | ||||||
Símbolo | ActA | |||||
Gen NCBI | 2798121 | |||||
UniProt | P33379 | |||||
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Introducción
Tan pronto como los humanos ingieren la bacteria L. monocytogenes , se internalizan en las células del epitelio intestinal y rápidamente intentan escapar de su vacuola de internalización. [3] [4] En el citosol comienzan a polimerizar actina en su superficie con la ayuda de la proteína ActA. Se ha demostrado que ActA no solo es necesaria sino también suficiente para inducir la motilidad de las bacterias en ausencia de otros factores bacterianos. [5]
Descubrimiento
ActA se descubrió analizando mutantes de Listeria Tn 917-lac negativos a lecitinasa debido al fenotipo de que no podían propagarse de una célula a otra. Estas bacterias mutantes aún escaparon de los fagosomas tan eficientemente como las bacterias de tipo salvaje y se multiplicaron dentro de las células infectadas, pero no estaban rodeadas por bacterias de tipo salvaje similares a la actina. Un análisis adicional mostró que Tn 917-lac se había insertado en actA , el segundo gen de un operón. El tercer gen de este operón, plcB , codifica la lecitinasa de L. monocytogenes . Para determinar si actA en sí, plcB u otras regiones co-transcritas corriente abajo están involucradas en el ensamblaje de actina, se generaron mutaciones en los genes apropiados. Todos los mutantes excepto los mutantes actA eran similares a los de tipo salvaje en relación con la asociación con la actina F y la propagación célula-célula. La complementación con actA restauró el fenotipo de tipo salvaje en los mutantes actA . [1]
Función
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/e/e9/ActA_Function.jpg/440px-ActA_Function.jpg)
ActA es una proteína que actúa como un imitador de la proteína del síndrome de Wiskott-Aldrich (WASP), un factor promotor de nucleación (NPF) presente en las células huésped. Los NPF en la célula de mamífero reclutan y se unen al complejo de proteínas 2 y 3 relacionadas con la actina ya existente ( complejo Arp2 / 3) e inducen un cambio conformacional activador del complejo Arp2 / 3. [6] Debido a este cambio conformacional, los NPF inician la polimerización de un nuevo filamento de actina en un ángulo de 70 °, lo que conduce a las características estructuras de actina ramificadas en Y en el borde de ataque de las células móviles. ActA se localiza en el polo antiguo de la bacteria y se extiende tanto por la membrana celular bacteriana como por la pared celular, inhibiendo la difusión lateral; por tanto, ActA se localiza de forma polarizada y anclada en la superficie bacteriana. En consecuencia, la polimerización de actina solo comienza en esta región de la superficie de la bacteria. [7] La expresión de ActA se induce solo después de ingresar a una célula huésped de mamífero. [8]
El ensamblaje del filamento de actina genera la fuerza que empuja hacia adelante a la bacteria en el citoplasma del huésped mamífero. La polimerización continua de actina es suficiente para la motilidad en el citoplasma e incluso para la infección de células adyacentes. [9]
Investigar
Los nuevos datos indican que ActA también juega un papel en la disrupción vacuolar. Un mutante de deleción de ActA era defectuoso en la permeabilización de la vacuola. Se demostró que un tramo de 11 aminoácidos del extremo N de la región ácida (32-42) es importante para la interrupción del fagosoma . [10]
Estructura
El producto proteínico primario del gen actA consta de 639 aminoácidos e incluye el péptido señal (primeros 29 aminoácidos N-terminales) y la cadena ActA (610 aminoácidos C-terminales). Por tanto, la secuencia de la proteína ActA madura consta de 610 aminoácidos. ActA tiene un peso molecular de 70.349 Da y es una proteína de superficie. [1] [2]
ActA es una proteína desarrollada de forma nativa que se puede dividir en tres dominios funcionales (Fig. 2): [1] [11] [12]
- Dominio N-terminal que está muy cargado: residuos de aminoácidos 1-234
- dominio central con repeticiones ricas en prolina: residuos de aminoácidos 235-394
- Dominio C-terminal con un dominio transmembrana: residuos de aminoácidos 395-610
Dominio N-terminal
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/c/cb/ActA.png/400px-ActA.png)
Los primeros 156 aminoácidos del dominio N-terminal constan de tres regiones [10] [13] (Fig. 2):
- Región A con un tramo de residuos ácidos: 32-45
- Región AB, una región de unión a monómero de actina: 59-102
- Región C, una secuencia de homología de cofilina: 145-156
La porción N-terminal de ActA juega un papel importante en la polimerización de actina. [14] El dominio muestra elementos de consenso presentes en NPF eucariotas de la familia WASP que incluyen una región de unión a monómero de actina, así como una región C (homología central o cofilina) de unión a Arp2 / 3 y A (ácida). [7] La región de unión del monómero de actina de ActA tiene propiedades funcionales como el dominio WASP-Homology-2 (WH2) o V, pero difiere en la secuencia. [15] Por tanto, en las NPF de la familia WASP, el orden de los dominios es WH2 seguido de C, y luego A, que no es el caso de ActA.
Dominio central
La región central rica en prolina de ActA es crucial para garantizar una motilidad bacteriana eficiente. Hay cuatro repeticiones ricas en prolina que contienen motivos FPPPP o FPPIP. Estas regiones imitan las de la proteína citoesquelética de la célula huésped zyxin , vinculina y paladina , que se sabe que se asocian con adherencias focales o fibras de estrés. [16] La fosfoproteína estimulada por vasodilatadores ( VASP ) puede unirse a través de su dominio de homología 1 Ena / VASP (dominio EVH1 ) a la región central rica en prolina y recluta profilina , una proteína de unión del monómero de actina, que a su vez promueve la polimerización en los extremos con púas de filamentos de actina. Además, VASP parece interactuar con F-actina a través de su dominio EVH2 carboxi-terminal, que proporciona un enlace de la bacteria a la cola. [17] Esta afirmación está respaldada por el hecho de que ActA puede unirse a múltiples proteínas Ena / VASP simultáneamente y tiene una alta afinidad entre ActA y Ena / VASP. Se ha demostrado que VASP reduce la frecuencia de las ramas de actina-Y in vitro y, por lo tanto, aumenta la proporción de filamentos que están organizados en una alineación paralela en las colas de los cometas. [18] [19]
Dominio C-terminal
El dominio C-terminal de ActA tiene una región hidrofóbica que ancla la proteína en la membrana bacteriana. [20] [21] [22]
En resumen, además
- la ausencia de homología de secuencia en la región de unión a actina y
- una alteración en la secuencia de dominios de activación de ARP2 / 3 típica de las NPF de la familia WASP (V (WH2) -CA),
- Una diferencia importante entre ActA y los NPF del huésped es que ActA no tiene elementos que se unan a proteínas reguladoras como las GTPasas de la familia Rho. Esta diferencia estructural entre ActA y los NPF del huésped puede ser ventajosa para L. monocytogenes y su patogénesis porque la actividad de nucleación de actina de L. monocytogenes es independiente de la regulación del huésped. [7]
Análogos
WASP / N-WASP, que es imitado funcionalmente por ActA, está altamente conservado en eucariotas. Es un importante organizador del citoesqueleto de actina y es fundamental para procesos como la endocitosis y la motilidad celular. Activado por Cdc42 , una pequeña GTPasa de la familia Rho, WASP / N-WASP activa el complejo Arp2 / 3, que conduce a una rápida polimerización de actina. [23]
Motilidad basada en actina de otros patógenos
En Shigella, la proteína IcsA activa N-WASP , que en células de mamíferos no infectados es activada por la GTPasa Cdc42. Active N-WASP / WASP conduce a la polimerización de actina activando el complejo Arp2 / 3. Por el contrario, la proteína Listeria ActA interactúa y activa directamente el complejo Arp2 / 3. [7]
La proteína Rickettsia RickA también es capaz de activar el complejo Arp2 / 3 de una manera similar a WASP. A diferencia de Listeria , los filamentos de actina están organizados en haces paralelos largos y no ramificados. El complejo Arp2 / 3 solo se localiza cerca de la superficie bacteriana y, por lo tanto, se supone que se produce un alargamiento independiente del complejo Arp2 / 3 más frecuente. [dieciséis]
En Burkholderia pseudomallei, BimA inicia la polimerización de actina in vitro. Se supone que la migración intracelular de esta bacteria funciona independientemente del complejo Arp2 / 3. [dieciséis]
Ver también
- Listeria monocytogenes
Referencias
- ↑ a b c d Kocks C, Gouin E, Tabouret M, Berche P, Ohayon H, Cossart P (febrero de 1992). "El ensamblaje de actina inducido por L. monocytogenes requiere el producto del gen actA, una proteína de superficie". Celular . 68 (3): 521–31. doi : 10.1016 / 0092-8674 (92) 90188-I . PMID 1739966 .
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enlaces externos
- Video de YouTube de Nature , Listeria monocytogenes [2: 00–4: 12]