Una presunta serina proteasi citotossica della Salmonella typhimurium UcB5 recuperata da un hamburger poco cotto

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3926 (2023) Citare questo articolo

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Una presunta esoproteasi di virulenza designata come UcB5 è stata purificata con successo dal batterio Salmonella typhimurium all'omogeneità elettroforetica con un recupero di 13,2 volte e del 17,1% mediante cromatografia idrofobica, a scambio ionico e a permeazione di gel utilizzando fenil-sefarosio 6FF, DEAE-sefarosio CL-6B e Sephadex G-75, rispettivamente. Applicando SDS-PAGE, il peso molecolare è stato confermato a 35 kDa. La temperatura ottimale, il pH e il punto isoelettrico erano rispettivamente 35 °C, 8,0, 5,6 ± 0,2. È stato riscontrato che UcB5 ha un'ampia specificità di substrato contro quasi tutti i substrati cromogenici testati con la massima affinità contro N-Succ-Ala-Ala-Pro-Phe-pNA raggiungendo Km di 0,16 mM, Kcat/Km di 3,01 × 105 S−1 M −1 e attività amidolitica di 28,9 µmol min−1 L−1. È stato drasticamente inibito da TLCK, PMSF, SBTI e aprotinina mentre DTT, β-mercaptoetanolo, 2,2′-bipiridina, o-fenantrolina, EDTA ed EGTA non hanno avuto alcun effetto, il che ha suggerito un tipo di serina proteasi. Inoltre, ha mostrato un'ampia specificità di substrato nei confronti di un'ampia gamma di proteine ​​naturali, comprese le proteine ​​del siero. Uno studio sulla citotossicità e sulla microscopia elettronica ha rivelato che l’UcB5 potrebbe causare una proteolisi subcellulare che alla fine porta alla necrosi epatica. Per questo, la ricerca futura dovrebbe concentrarsi sull’uso di una combinazione di antiproteasi esterne e agenti antimicrobici per il trattamento delle malattie microbiche invece che sull’uso dei soli farmaci.

Le tossine e gli enzimi agiscono come agenti chiave di virulenza nella patogenesi microbica all'interno degli ospiti malati1,2. Le tossine batteriche sono completamente caratterizzate e il loro ruolo nel processo di patogenesi è ben studiato, mentre il ruolo delle proteasi microbiche nella patogenesi di animali e piante non è ben studiato. Ciò potrebbe essere il risultato della complessità degli enzimi e della mancanza di selettività rispetto alle tossine3. Le proteasi sono state identificate da tempo negli estratti cellulari di molti batteri patogeni4. Potrebbe sorprendere apprendere che la maggior parte di essi non è stata identificata per molto tempo e è stata definita in modo completo solo di recente. I microbi producono molti tipi di proteasi classificati come tipi serina, metallo, aspartico e cisteina. Alcuni di essi sono specificamente inibiti dagli inibitori della proteasi plasmatica noti come serpine, mentre la maggior parte di essi sono antiproteasi plasmatiche umane resistenti o inattive. Di conseguenza, una volta all’interno, accelereranno l’elaborazione della malattia e il deterioramento dell’ospite5.

Il loro coinvolgimento nella virulenza è stato collegato a una varietà di metodi. Per iniziare il processo di invasione o digerire le proteine ​​dell'ospite per accedere ai nutrienti peptidici, prima proteolizzano e distruggono il tessuto ospite. Ad esempio, interferendo con le proteine ​​di segnalazione cellulare o con le proteine ​​proteolizzanti dei componenti della matrice, la proteasi HtrA facilita innanzitutto la diffusione delle malattie. In secondo luogo, possono attivare le subunità tossiche (tossine AB) dividendo la porzione attiva (subunità A) dalla porzione legante (subunità B). In terzo luogo, alcune di esse, come le proteasi Clp e Lon, agiscono all'interno del citosol direttamente distruggendo tempestivamente i controllori della virulenza e indirettamente fornendo resistenza ai componenti antagonisti interni come i superossidi e i radicali liberi per fermare i componenti effettori immunitari dell'ospite contro l'infezione. agente patogeno batterico6.

S. enterica con più di 2000 sierotipi può causare molte malattie diverse. I sierotipi Enteritidis e Typhimurium sono la causa più comune di gastroenterite nell'uomo, mentre altri sierotipi come S. typhi sono la causa fondamentale di malattie sistemiche fatali. È interessante notare che i mutanti del sierotipo Typhimurium privi di proteasi clpP o clpX risultano essere ceppi non virulenti, indicando il significato della proteasi ClpXP nella salmonellosi7. Inoltre, i sierotipi mutanti privi della proteasi Lon sono altamente sensibili all'H2O2 e all'acidità, quindi incapaci di persistere all'interno dei macrofagi e di proliferare nelle parti distali del corpo per avviare malattie8. Si è scoperto che la peptidasi N del sierotipo Typhimurium è l'aminopeptidasi primaria all'interno dei citosol con un ampio spettro di attività di substrato9.