脂肪アシル鎖の長さとアシル化部位のアシルトランスフェラーゼによる選択が、細菌のRTX毒素の活性化に関与していることが明らかになった

Acyltransferase-mediated selection of the length of the fatty acyl chain and of the acylation site governs activation of bacterial RTX toxins.

• Adriana Osickova
• Humaira Khaliq
• Jiri Masin
• David Jurnecka
• Anna Sukova
• Radovan Fiser
• Jana Holubova
• Ondrej Stanek
• Peter Sebo
• Radim Osicka

抄録

バクテリアからヒトまでの広範囲の生物では、多数のタンパク質は、生物学的に活性になるために翻訳後アシル化されなければなりません。バクテリアのエペート・イン・オイン（RTX）サイトリジンは、不活性なプロトキシンとして合成され、共発現する毒素活性化アシル基転移酵素によって内部保存された2つのリジン残基のε-アミノ基上で翻訳後アシル化を受けるタンパク質の代表的なグループを形成しています。ここでは、アデニル酸シクラーゼ毒素(CyaA)、α-ヘモリシン(HlyA)およびサイトトキシン(RtxA)の活性を化学的性質、位置および結合したアシル鎖の数がどのように支配しているかを調べた。3つのプロトキシンは、CyaC, HlyC, RtxCのそれぞれのアシル化酵素によって、同じ細胞背景でアシル化されていることを発見した。また、アシル基転移酵素は、アシルアシルキャリアー蛋白質（ACP）の細菌プールから、プロトキシンと共有結合するための特定の長さのアシル鎖を選択することにも注目した。アシル基転移酵素はまた、プロトキシンの2つの保存されたリジン残基のうち、両方または1つだけが翻訳後アシル化されるかどうかを選択します。機能アッセイの結果、RtxAは生物学的に活性であるためには炭素数14の脂肪酸アシル鎖で修飾されなければならず、HlyAは炭素数16のアシル鎖で修飾されても活性を維持し、CyaAは炭素数16のアシル鎖のみで活性化されることが明らかになった。これらの結果から、RTX毒素分子は、第二の、より保存されたアシル化部位のアシル化リジン残基の修飾に使用されるアシル鎖の長さに構造的に適応していることが示唆される。

In a wide range of organisms, from bacteria to humans, numerous proteins have to be posttranslationally acylated to become biologically active. Bacterial epeats in oin (RTX) cytolysins form a prominent group of proteins that are synthesized as inactive protoxins and undergo posttranslational acylation on ε-amino groups of two internal conserved lysine residues by co-expressed toxin-activating acyltransferases. Here, we investigated how the chemical nature, position, and number of bound acyl chains govern the activities of adenylate cyclase toxin (CyaA), α-hemolysin (HlyA), and cytotoxin (RtxA). We found that the three protoxins are acylated in the same cell background by each of the CyaC, HlyC, and RtxC acyltransferases. We also noted that the acyltransferase selects from the bacterial pool of acyl-acyl carrier proteins (ACPs) an acyl chain of a specific length for covalent linkage to the protoxin. The acyltransferase also selects whether both or only one of two conserved lysine residues of the protoxin will be posttranslationally acylated. Functional assays revealed that RtxA has to be modified by 14-carbon fatty acyl chains to be biologically active, that HlyA remains active also when modified by 16-carbon acyl chains, and that CyaA is activated exclusively by 16-carbon acyl chains. These results suggest that the RTX toxin molecules are structurally adapted to the length of the acyl chains used for modification of their acylated lysine residue in the second, more conserved acylation site.

© 2020 Osickova et al.