2.2.2 Altre emolisine El Tor correlate di Vibriospecie
Diversi studi hanno riportato che altre Vibriospecie come V. mimicus, V. vulnificus, e V. fluvialisal anche produrre emolisina che condivide alcune caratteristiche strutturali comuni con HlyA.
V. mimicus, una specie strettamente legata a V. cholerae, è un agente causale di gastroenterite umana. I ceppi patogeni di V. mimicusexhibit vari sintomi clinici da diarrea acquosa a dissenteria-like. Questo patogeno produce molti tipi di fattori di virulenza come l’enterotossina CT-like e l’enterotossina termostabile, con Vm-TDH come fattore causale in alcuni ceppi clinici. Tuttavia, la maggior parte dei ceppi clinici non ha la capacità di produrre nessuna di queste tossine. L’emolisina/citolisina termolabile (V. mimicushemolysin; VMH) è ritenuta il fattore enteropatogeno virulento più comune. Infatti, VMH induce FA in un’ansa ileale di coniglio legata in modo dose-dipendente, e l’anticorpo contro VMH riduce apparentemente l’enterotossicità da V. mimicus nelle cellule vive. Questi risultati indicano che VMH è potentemente legato alla patogenesi di questo patogeno. L’attività enterotossica di VMH potrebbe essere dovuta alla secrezione intestinale di Cl- causata dall’attivazione di entrambi i sistemi di secrezione di Cl-dipendente da Ca2+ e AMP ciclico-dipendente. Simile a HlyA, è stato indicato che VMH è anche una tossina che forma pori. Questa tossina può distruggere vari eritrociti di mammiferi tra cui bovini, conigli, pecore, umani e topi in modo colloidale osmotico, e mostra la massima sensibilità per gli eritrociti di cavallo.
VMH codificato da vmhAgene è previsto essere di 83 kDa con 82% di somiglianza con V. choleraeHlyA. VMH è anche secreto come precursore di 80 kDa noto come pro-VMH, che viene poi convertito in tossina matura di 66 kDa attraverso la rimozione del propeptide N-terminale da parte di una proteasi simile alla tripsina di V. mimicus tra i residui aminoacidici Arg151 e Ser152 . È stato ipotizzato che VMH potrebbe essere elaborato in una reazione in due fasi proprio come HlyA e pro-tossina può essere attivato da varie proteasi come tripsina, chimotripsina e metalloproteasi. Simile alla variante da 50 kDa di HlyA, il VMH maturo può essere convertito in 51 kDa di VMH (designato VMH51) attraverso la rimozione di 15 kDa dall’estremità C-terminale dalla metalloproteasi di V. mimicus. VMH51 non ha mostrato quasi nessuna attività litica verso gli eritrociti del cavallo perché ha perso l’affinità di legame verso la membrana degli eritrociti. Tuttavia, il VMH51 può associarsi alle membrane degli eritrociti di pecora anche se l’affinità è ridotta rispetto al VMH intatto, suggerendo che la tossina troncata interagisce con altri componenti della membrana degli eritrociti di pecora. Si potrebbe concludere che il dominio C-terminale di 15 kDa del VMH è funzionalmente simile al dominio lectina β-prisma di HlyA.
V. fluvialisis uno dei patogeni di origine alimentare che può causare sintomi clinici simili a V. cholerae. V. fluvialiss secerne l’emolisina El Tor-like, progettata come V. fluvialishemolysin (VFH), che può provocare la lisi degli eritrociti di vari animali. Oltre all’attività emolitica, la VFH può anche innescare la citotossicità verso le cellule dell’ovaio di criceto cinese (CHO) e l’induzione dell’accumulo di liquidi nel topo da latte. Il VFH purificato ha un peso molecolare di 63 kDa, la cui sequenza aminoacidica N-terminale condivide l’omologia con HlyA di V. cholerae e VMH di V. mimicus. Si sospetta che VFH possa giocare un ruolo importante nella patogenicità di V. vulnificus.
V. vulnificus fu isolato per la prima volta da un’ulcera alla gamba, e fu erroneamente riportato come V. parahaemolyticus. Più tardi, si scoprì che alcuni caratteri erano diversi da V. parahaemolyticuss come la fermentazione positiva del lattosio, così successivamente fu chiamato V. vulnificus. V. vulnificuscan causa due tipi di malattia, la setticemia primaria e l’infezione della ferita. La prima è notevole per il suo alto tasso di mortalità (oltre il 50%). La setticemia primaria è causata dal consumo di frutti di mare crudi, specialmente crostacei come le ostriche contaminate da V. vulnificus, e si dice che il 95% di tutte le morti legate ai frutti di mare sono causate da V. vulnificusin Stati Uniti. Poiché la maggior parte dei pazienti con setticemia hanno una malattia di base come la cirrosi epatica, epatite o diabete, la setticemia da V. vulnificusis considerato come un’infezione opportunistica. Le infezioni delle ferite caratterizzate da sintomi clinici sono edema, eritema o necrosi e si sono verificate dopo l’esposizione ad acqua di mare o prodotti marini contaminati. Tuttavia, i sintomi gastrointestinali come la diarrea sono molto rari a causa dell’infezione da V. vulnificus. V. vulnificus produce vari fattori di virulenza extracellulari come l’emolisina o la proteasi. L’emolisina secreta da V. vulnificuscalled come V. vulnificushemolysin (VVH) è anche una tossina che può formare pori sulle membrane bersaglio di varie cellule di mammiferi. Il VVH purificato mostra attività litica contro gli eritrociti di vari mammiferi e cellule coltivate come CHO, mast e cellule endoteliali polmonari. Inoltre, è stato riportato che le dosi sublitiche di emolisina possono innescare la via di segnalazione apoptotica nella linea di cellule endoteliali vascolari umane, le cellule ECV304, e l’oligomerizzazione di VVH è essenziale per l’attività apoptotica nelle cellule CHO.
Il precursore VVH (VvhA) ha peso molecolare di 51 kDa codificato dal gene della struttura vvhA, che costituisce un operone con il gene vvhB. Il gene vvhB è presente a monte di vvhA e codifica la proteina VvhB di 18 kDa. Il precursore VvhA è composto da un peptide di segnale (20 residui aminoacidici) e da un dominio citolisinico (da Gln1 ad Arg318) che include un dominio putativo pre-staminale e un dominio lectin-like β-trefoil (da His319 a Leu451) (Figura 1); la pro-regione e il dominio lectinico β-prisma sono assenti rispetto al precursore HlyA . Anche se la funzione di VvhB è sconosciuta, potrebbe agire come un chaperon in assenza della pro-regione come HlyA. Questa speculazione è supportata dal fatto che anche se VvhA è espresso in assenza di vvhBin vitro, l’attività emolitica non può essere rilevata. Anche se VVH manca di dominio lectina β-prisma, il dominio lectina β-trefoil ha visualizzato capacità di legame per glicerolo, N-acetil-D-galattosamina, e N-acetil-D-lactosamina a differenza di HlyA. Infatti, VVH mostra diminuita capacità di legare le cellule CHO quando preincubato con metil-beta-ciclodestrina, un oligosaccaride, e, quindi, inibizione del suo effetto citotossico. Simile a HlyA, si ritiene che il monomero VVH si leghi alla membrana cellulare e formi oligomeri e la struttura cristallina del dominio lectina β-trefoil di VVH rivela una disposizione ad anello eptamerica. È fortemente suggerito che il colesterolo è il recettore per VVH e facilita la conversione del monomero in oligomero. Inoltre, è stato riportato che Thr438 nel dominio lectin β-trefoil è responsabile del legame al colesterolo. D’altra parte, Phe334 nel dominio della citolisina che si trova vicino alla giunzione di due domini è essenziale per l’oligomerizzazione della tossina monomero. Inoltre, è dimostrato che la mutazione di Leu451 causa l’inibizione dell’attività emolitica senza ridurre la capacità di legame alla membrana; questo suggerisce che il Leu451 è essenziale per la formazione dell’oligomero. Recentemente, uno studio ha dimostrato che proprietà come la polarità e l’anello indolico dell’aminoacido Trp246 sono essenziali per il legame della tossina alla membrana bersaglio. Si presume che il processo emolitico di VVH sia quasi simile a HlyA anche se ci sono alcune differenze nella funzione e nella struttura di VVH.
È stato riportato che un’emolisina termolabile purificata da V. tubiashii, un patogeno del bivalve giovanile, è simile a VVH. Come il VVH, questa tossina ha mostrato un’inibizione competitiva da parte del colesterolo e può ledere gli eritrociti. Inoltre, la tossina mostra citotossicità alle cellule epatiche CHO, Caco-2, e Atlantic menhaden nella cultura dei tessuti.
V. damselahas è stato segnalato per causare l’infezione delle ferite da manipolazione del pesce, l’esposizione all’acqua di mare e animali marini, e l’ingestione di frutti di mare crudi. È stato considerato che non c’è nessun’altra emolisina in questo batterio, tranne un’emolisina con attività di fosfolipasi D conosciuta come damselysin. Recentemente, è stato riportato che questo batterio possiede l’emolisina HlyA-like codificata all’interno di un nuovo plasmide di virulenza pPHDD1. Le caratteristiche di questa nuova emolisina HlyA-like di V. damsela non sono ancora state identificate, ma le sequenze previste di aminoacidi mostrano il 69% di somiglianza con HlyA di V. cholerae, mancando il dominio β-prisma lectin-like (Figura 1).