2.2.2 Inne pokrewne hemolizyny El Tor gatunków Vibriospecies
Kilka badań donosi, że inne gatunki Vibriospecies, takie jak V. mimicus, V. vulnificus i V. fluvialisalso wytwarzają hemolizynę, która ma pewne wspólne cechy strukturalne z HlyA .
V. mimicus, gatunek blisko spokrewniony z V. cholerae, jest czynnikiem wywołującym zapalenie żołądka i jelit u ludzi. Patogenne szczepy V. mimicusexhibit różne objawy kliniczne od wodnistej do dyzentrycznej biegunki. Patogen ten wytwarza wiele rodzajów czynników wirulencji, takich jak enterotoksyna podobna do CT i enterotoksyna termostabilna, z Vm-TDH jako czynnikiem sprawczym w niektórych szczepach klinicznych. Jednak większość szczepów klinicznych nie ma zdolności do wytwarzania żadnej z tych toksyn. Termolabilna hemolizyna/cytolizyna (V. mimicushemolysin; VMH) jest uważana za najczęstszy wirulentny czynnik enteropatogenny. W rzeczywistości, VMH indukuje FA w podwiązanej pętli jelita krętego królika w sposób zależny od dawki, a przeciwciało przeciwko VMH najwyraźniej zmniejsza enterotoksyczność V. mimicus w żywych komórkach. Wyniki te wskazują, że VMH jest silnie związany z patogenezą tego patogenu. Aktywność enterotoksyczna VMH może wynikać z jelitowego wydzielania Cl- spowodowanego aktywacją zarówno Ca2+-zależnego, jak i zależnego od cyklicznego AMP systemu wydzielania Cl-. Podobnie jak HlyA, VMH jest również toksyną tworzącą pory. Toksyna ta może rozbijać różne erytrocyty ssaków, w tym bydlęce, królicze, owcze, ludzkie i mysie w sposób osmotyczny koloidalny, a najwyższą wrażliwość wykazuje dla erytrocytów końskich .
VMH kodowana przez vmhAgene jest przewidywana jako 83 kDa z 82% podobieństwem do V. choleraeHlyA. VMH jest również wydzielana jako prekursor o masie 80 kDa znany jako pro-VMH, który jest następnie przekształcany do dojrzałej toksyny o masie 66 kDa poprzez usunięcie N-końcowego propeptydu przez trypsynopodobną proteazę V. mimicus pomiędzy resztami aminokwasowymi Arg151 i Ser152. Założono, że VMH może być przetwarzany w reakcji dwuetapowej, podobnie jak HlyA, a pro-toksyna może być aktywowana przez różne proteazy, takie jak trypsyna, chymotrypsyna i metaloproteaza. Podobnie jak wariant 50 kDa HlyA, dojrzała VMH może być przekształcona w 51 kDa VMH (oznaczoną jako VMH51) poprzez usunięcie 15 kDa z C-końca przez metaloproteazę V. mimicus. VMH51 prawie nie wykazywał aktywności litycznej w stosunku do erytrocytów końskich, ponieważ tracił powinowactwo wiązania do błony erytrocytów. Jednakże VMH51 może łączyć się z błonami erytrocytów owczych, chociaż powinowactwo to jest obniżone w porównaniu z nieuszkodzoną VMH, co sugeruje, że okrojona toksyna oddziałuje z innymi składnikami błony erytrocytów owczych. Można wnioskować, że C-końcowa domena VMH o masie 15 kDa jest funkcjonalnie podobna do domeny lektynowej β-pryzmatycznej HlyA.
V. fluvialisisis jest jednym z patogenów przenoszonych drogą pokarmową, który może wywoływać objawy kliniczne podobne do V. cholerae. V. fluvialissecrets El Tor-like hemolysin, zaprojektowany jako V. fluvialishemolysin (VFH), który może wywoływać lizę erytrocytów różnych zwierząt. Oprócz aktywności hemolitycznej, VFH może również wywoływać cytotoksyczność w stosunku do komórek jajnika chomika chińskiego (CHO) oraz indukować gromadzenie się płynów u ssących myszy. Oczyszczony VFH ma masę cząsteczkową 63 kDa, którego N-końcowa sekwencja aminokwasowa wykazuje homologię do HlyA z V. cholerae i VMH z V. mimicus. Podejrzewa się, że VFH może odgrywać ważną rolę w patogenności V. fluvialis.
V. vulnificus został po raz pierwszy wyizolowany z owrzodzenia nogi i został błędnie zgłoszony jako V. parahaemolyticus. Później stwierdzono, że niektóre cechy różnią się od V. parahaemolyticus, takie jak pozytywny wynik fermentacji laktozy, dlatego też został on określony jako V. vulnificus. V. vulnificus może wywołać dwa rodzaje choroby, posocznicę pierwotną i zakażenie rany. Pierwsza z nich charakteryzuje się wysoką śmiertelnością (ponad 50%). Pierwotna posocznica jest spowodowana spożyciem surowych owoców morza, zwłaszcza skorupiaków, takich jak ostrygi, zanieczyszczonych przez V. vulnificus, i podaje się, że 95% wszystkich zgonów związanych z owocami morza jest spowodowanych przez V. vulnificus w Stanach Zjednoczonych. Ponieważ większość pacjentów z posocznicą ma chorobę podstawową, taką jak marskość wątroby, zapalenie wątroby lub cukrzyca, posocznica wywołana przez V. vulnificus jest uważana za zakażenie oportunistyczne. Charakterystyczne objawy kliniczne zakażenia ran to obrzęk, rumień lub martwica, występujące po ekspozycji na skażoną wodę morską lub produkty pochodzenia morskiego. Jednakże, objawy żołądkowo-jelitowe takie jak biegunka są bardzo rzadkie w przypadku zakażenia V. vulnificus. V. vulnificus wytwarza różne zewnątrzkomórkowe czynniki wirulencji, takie jak hemolizyna czy proteaza. Hemolizyna wydzielana przez V. vulnificus nazywana hemolizyną V. vulnificus (VVH) jest również toksyną, która może tworzyć pory na błonach komórkowych różnych komórek ssaków. Oczyszczona VVH wykazuje aktywność lityczną wobec erytrocytów różnych ssaków i komórek hodowlanych, takich jak CHO, mastocyty i komórki śródbłonka płuc. Ponadto donosi się, że sublityczne dawki hemolizyny mogą uruchamiać apoptotyczną ścieżkę sygnalizacyjną w ludzkiej linii komórek śródbłonka naczyniowego, komórki ECV304, a oligomeryzacja VVH jest niezbędna do aktywności apoptotycznej w komórkach CHO.
Prekursor VVH (VvhA) ma masę cząsteczkową 51 kDa kodowaną przez gen strukturalny vvhA, który stanowi operon z genem vvhB. Gen vvhB jest obecny upstream od genu vvhA i koduje białko VvhB o masie cząsteczkowej 18 kDa. Prekursor VvhA składa się z peptydu sygnałowego (20 reszt aminokwasowych) i domeny cytolizyny (Gln1 do Arg318) zawierającej putatywny preregion i domenę lektynową β-trefoil-like (His319 do Leu451) (Rysunek 1); proregion i domena lektyny β-pryzmatycznej są nieobecne w porównaniu z prekursorem HlyA. Chociaż funkcja VvhB jest nieznana, może on działać jako chaperon w przypadku braku proregionu, tak jak HlyA. Spekulację tę wspiera fakt, że nawet jeśli VvhA ulega ekspresji przy braku vvhBin vitro, nie można wykryć aktywności hemolitycznej. Chociaż VVH brakuje domeny lektyny β-pryzmatycznej, domena lektyny β-trefoil wykazuje zdolność wiązania glicerolu, N-acetylo-D-galaktozaminy i N-acetylo-D-laktozaminy, w przeciwieństwie do HlyA. W rzeczywistości, VVH wykazuje zmniejszoną zdolność wiązania komórek CHO, gdy jest preinkubowana z metylo-beta-cyklodekstryną, oligosacharydem, a tym samym hamuje jej działanie cytotoksyczne. Podobnie jak w przypadku HlyA, uważa się, że monomer VVH wiąże się z błoną komórkową i tworzy oligomery, a struktura krystaliczna domeny lektyny β-trefoil VVH ujawnia heptameryczny układ pierścienia. Silnie sugeruje się, że cholesterol jest receptorem dla VVH i ułatwia konwersję monomeru do oligomeru. Ponadto donosi się, że Thr438 w domenie lektynowej β-trefoil jest odpowiedzialny za wiązanie z cholesterolem. Z drugiej strony, Phe334 w domenie cytolizyny, który znajduje się w pobliżu połączenia dwóch domen, jest niezbędny do oligomeryzacji monomeru toksyny. Ponadto wykazano, że mutacja Leu451 powoduje zahamowanie aktywności hemolitycznej bez zmniejszenia zdolności wiązania się z błoną; sugeruje to, że Leu451 jest niezbędny do tworzenia oligomerów. Ostatnio w jednym z badań wykazano, że właściwości takie jak polarność i pierścień indolowy aminokwasu Trp246 są niezbędne do wiązania toksyny z błoną docelową. Zakłada się, że proces hemolityczny VVH jest prawie podobny do HlyA, chociaż istnieją pewne różnice w funkcji i strukturze VVH.
Zgłoszono, że termolabilna hemolizyna oczyszczona z V. tubiashii, patogenu młodocianych małży, jest podobna do VVH. Podobnie jak VVH, toksyna ta wykazuje kompetycyjną inhibicję przez cholesterol i może lizować erytrocyty. Ponadto toksyna wykazuje cytotoksyczność dla komórek wątroby CHO, Caco-2 i Atlantic menhaden w hodowli tkankowej.
V. damselahas został zgłoszony do powodowania infekcji ran przez obsługę ryb, narażenie na działanie wody morskiej i zwierząt morskich, a spożycie surowych owoców morza . Uznano, że nie ma żadnej innej hemolizyny w tej bakterii, z wyjątkiem hemolizyny o aktywności fosfolipazy D, znanej jako damselysin. Ostatnio doniesiono, że bakteria ta posiada hemolizynę podobną do HlyA, zakodowaną w nowym plazmidzie wirulencji pPHDD1. Właściwości tej nowej hemolizyny HlyA-podobnej z V. damselysin nie zostały jeszcze zidentyfikowane, ale przewidywane sekwencje aminokwasowe wykazują 69% podobieństwo do HlyA z V. cholerae, przy braku domeny lektynowej β-pryzmatycznej (Rysunek 1) .