研究与评论:微生物学与雷竞技苹果下载生物技术杂志
菜单E- issn: 2320 - 3528
P- issn: 2347 - 2286
E- issn: 2320 - 3528
P- issn: 2347 - 2286
美国加州大学圣地亚哥分校分子生物学系生物科学部
收到日期:21/12/2017;接受日期:11/01/2018;发表日期:18/01/2018
更多相关文章请访问rayapp
Holins，细胞分解代谢，内溶素，同聚物
Holins是一种保守的病毒和细胞蛋白，能引起各种效应并发挥各种功能[1］．它们的最佳研究功能涉及细菌细胞裂解，双链DNA噬菌体利用这一过程在宿主细菌细胞膜上形成开放或紧密密封的通道，释放自溶蛋白，最终在细胞裂解后释放噬菌体后代[2-4］．在噬菌体发育过程中，在一个精确的、高度调控的时间，这些疏水膜蛋白在细菌细胞质膜中自发地寡聚，形成大的、非特异性的、跨膜“孔”，降低膜电位并释放内溶素，水解肽聚糖细胞壁中的特定键[5］．这允许在病毒增殖后释放完全合成的病毒粒子，代价是在细胞被噬菌体寄生后的宿主细菌细胞分解代谢。
并非所有噬菌体孔蛋白的作用机制都相同。例如，在lambdoid噬菌体21中发现的针状蛋白，通过形成小孔使膜去极化，激活一个调节内溶素释放的信号[6］．Holins形成跨膜孔作为单独的制剂，很少与其他蛋白质融合或发挥作用，形成的孔是具有可变数量亚基的均寡聚跨膜结构，这取决于内溶素输出所需的孔的大小(图1)．此外，这些蛋白质表现出不同数量的跨膜α -螺旋节段(tss)，(介于1到4个tss之间)，这取决于holin (图2)．一些holin最初是小的2个TMS蛋白，在进化过程中在内部复制，产生大约两倍大的4个TMS蛋白[7］．据认为，当孔通过膜时，它在内溶素周围形成自己，同时增加和消除亚基[8，9］．
图1:通过holin型裂解系统参与革兰氏阴性细菌包膜破坏的蛋白质示意图描述。针孔蛋白形成小的七聚孔，使膜电位(PMF)在内膜上塌陷，而更传统的针孔蛋白形成大的多亚单位孔，大小不等，允许完全折叠的内溶素从细胞质中释放出来，这些内溶素在胞周质中水解肽聚糖细胞壁上的特定键，这取决于溶素类型。单组分或双组分的spanins通过一种未知的机制破坏外膜，可能涉及外膜与内膜的融合。C+是阳离子。
图2:7个holin超家族(I到VII)成员的拓扑示意图。实线表示存在于所有已知超家族成员中的tms。虚线表示存在于部分成员但不是所有成员中的tms。# TMSs，预测超家族蛋白质的跨膜α-螺旋片段(tss)的数量。族号是指亚类1中的族。运输分类数据库的E。
尽管它们的序列大且拓扑多样性，但所有holin都有一个n端跨膜区域和一个高电荷的c端区域[10］．59个holins和假定的holins序列分歧家族被列出，其中22个家族聚类为7个明显的系统发育不相关的组或超家族，分类于转运体分类数据库(TCDB;www.tcdb.org) (11，12］．因此，超家族I - VII分别包括1、5、7、4、2、2和1个家族，两个只有一个家族的超家族包括多个序列发散亚家族(超家族I (TC#1. e .11)和超家族VII (TC#1. e .36)分别有3个和6个亚家族，[7］．
Holins已在许多游离活菌和致病菌种中被鉴定出来。这些细菌包括许多门的成员，包括变形菌门、厚壁菌门、螺旋菌门、拟杆菌门、放线菌门、绿浮菌门、蓝藻门、热球菌/热菌门、梭杆菌门、Planctomycetes、Tenericutes、热菌门和疣菌门[8]，其中最典型的来自变形菌门和厚壁菌门。致病细菌种类，例如在瘦螺旋体属(及其噬菌体)中发现的细菌种类[13]、芽孢杆菌[14]，梭状芽胞杆菌[15]、葡萄球菌[16]及链球菌[17]通常是有效的抗菌药物。这些holin从1到4个tms和大小大致与tms的数量成正比图2） ［8］．已经注意到，holins很少与其他蛋白质结构域融合，这表明它们在没有其他蛋白质或蛋白质结构域参与的情况下，以同源低聚物的形式形成跨膜孔[8］．这一结论已经建立了几个最好的特征holin。
Holins不仅编码在噬菌体基因组中;它们也由细菌、古细菌和真核生物基因编码[1］．Saier和Reddy回顾了这些蛋白质明显具有的各种功能[1］．这些函数包括[1]细胞间基因转移，[2]生物膜的形成，[3.]孢子形态发生，[4] DNA释放[5]毒素出口[6程序性细胞死亡，[7]氧化应激适应，以及[8可能是醋酸盐代谢的控制。其中一些功能，如程序性细胞死亡，可能已经传递给了真核生物。参见Saier和Reddy, 2015年关于描述holin和潜在相关蛋白在这些细胞过程中的作用的原始研究文章。
噬菌体和细菌细胞holins已被报道对异质病原体发挥抗菌活性[16，18-20.]以及抗病毒活性[21］．Holins单独，没有内溶素，破坏细胞膜，但不能破坏细胞壁。因此，由holin输出的内溶素介导的肽聚糖破坏是完全细胞裂解所必需的。
额外的蛋白质，称为spanins (图1)，是渗透稳定环境中细胞裂解所必需的[22，23］．大肠杆菌没有内溶素基因的λ噬菌体感染的细胞不会裂解，但细胞会失去细胞膜潜能和呼吸能力;它们对通常不渗透的分子变得“渗漏”[24］．一种holin样蛋白Tmp 1已被报道具有抑菌和膜损伤特性[25］．Tmp 1破坏细胞膜的能力与其n端疏水跨膜结构域有关，是holins的典型特征[25］．这些研究提供了强有力的证据，证明holin介导的细胞膜破坏，单独或与自溶素和西班牙素一起，可用于产生抗菌和抑菌作用，可作为抗生素使用的替代品[26］．
holins和内溶素的联合使用可能是治疗感染和防止细菌对抗生素耐药的有效策略。常见噬菌体[27]，病毒噬菌体[28]， mycophages [29]， zymophages [30.]和噬藻体[31]为细菌引起的感染提供了成功且有前景的替代疗法。它们还可以在食品安全中发挥作用，防止真菌感染，预防人畜共患感染的耐药性，并用于保护我们的水生环境[32，33］．
综上所述，holins无论有无其伴生的自溶素和西班牙素，都对细菌细胞起着有益的作用，并且是许多病毒在细菌宿主中成功繁殖所必需的。此外，它们在对抗细菌耐药性方面具有巨大潜力，并在生物技术进步的发展中发挥了不可估量的作用[1］．随着对这些神奇蛋白质的进一步研究进展，我们很可能会发现这些蛋白质的许多额外功能和用途
