Il poro coanoflagellato

Mar 09, 2023

Biologia delle comunicazioni volume 5, numero articolo: 954 (2022) Citare questo articolo

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I coanoflagellati sono protozoi primitivi usati come modelli per l'evoluzione animale. Esprimono un'ampia varietà di proteine ​​multidominio che contribuiscono all'adesione e alla comunicazione cellulare, fornendo così un ricco repertorio di molecole per la biotecnologia. L'adesione spesso coinvolge proteine ​​che adottano una piega β-trifoglio con proprietà di legare i carboidrati, quindi classificate come lectine. Lo screening del database di sequenze con un metodo dedicato ha prodotto TrefLec, un database di 44714 lectine candidate β-trifoglio in 4497 ​​specie. TrefLec è stato cercato per combinazioni di domini originali, che hanno portato a individuare SaroL-1 nella salpingoeca rosetta coanoflagellata, che contiene sia domini β-trifoglio che formatori di pori simili all'aerolisina. È stato dimostrato che SaroL-1 ricombinante si lega al galattosio e ai suoi derivati, con un'affinità più forte per gli epitopi α-galattosilati correlati al cancro come il glicosfingolipide Gb3, quando incorporato in vescicole unilamellari giganti o membrane cellulari. Le strutture cristalline dei complessi con il trisaccaride Gb3 e GalNAc hanno fornito la base per la costruzione di un modello del poro oligomerico. Infine, il riconoscimento dell’epitopo αGal sui glicolipidi necessari per l’emolisi degli eritrociti di coniglio suggerisce che la tossicità sulle cellule tumorali si ottiene attraverso la formazione di pori dipendente dai carboidrati.

Le lectine sono recettori proteici che legano i carboidrati complessi senza modificarli e quindi partecipano alla funzione di segnalazione del glicocodice codificato in glicoconiugati come glicolipidi e glicoproteine ​​sulla superficie cellulare1,2. Le lectine partecipano a molteplici processi biologici, come lo sviluppo embrionale, la crescita cellulare e l'immunomodulazione, e sono cruciali per le interazioni tra microrganismi e cellule ospiti (patogenicità, simbiosi). I domini delle lectine sono spesso associati ad altre proteine ​​funzionali come enzimi o tossine. Esempi potenzialmente letali sono la ricina3 o la tossina del colera4, in cui il dominio della lectina è responsabile della specificità e dell'adesione ai glicani della superficie cellulare, prima dell'assorbimento cellulare della tossina che interferisce con il metabolismo.

Una diversa modalità d'azione è osservata nelle tossine che formano pori (PFT) che oligomerizzano e creano buchi nelle membrane dei batteri o delle cellule ospiti5,6. Le specifiche tossine che formano pori β (β-PFT) formano pori completamente rivestiti da filamenti β e includono la famiglia delle aerolisi7,8. Queste proteine ​​contengono un dominio C-terminale dell'aerolisi conservato e un dominio N-terminale che adotta diverse topologie rivolte alla superficie cellulare, alcune delle quali con una piega simile alla lectina. L'aerolisina di Aeromonas hydrophila si lega ai glicoconiugati attraverso un dominio di tossina della pertosse9, mentre la citolisina di Vibrio cholerae presenta sia domini di lectina β-prismatico che β-trifoglio10. Negli eucarioti, β-PFT lectina-dipendenti sono stati descritti nei pesci, ad esempio proteine ​​natterin-simili del pesce zebra11 e della lampreda12, nei cetrioli di mare13 e nei funghi14. Tali proteine ​​modulari sono di grande interesse poiché la specificità della lectina può essere utilizzata per indurre la citotossicità, ad esempio, nelle cellule tumorali, come testato con la lectina di lampreda12. Tra le altre strategie, l’identificazione di nuove lectine che formano pori può essere uno strumento prezioso per la ricerca e la terapia.

Recentemente è stato sviluppato un nuovo software per l'identificazione e l'annotazione delle lectine nei proteomi, consentendo così la ricerca di lectine contenenti β-PFT. Questo strumento si avvale di una classificazione delle lectine basata sulla struttura proposta in UniLectin3D, un database di strutture 3D delle lectine curate e classificate manualmente, incluso il loro stato oligomerico e i siti di legame dei carboidrati15. Le ripetizioni in tandem sono comuni nelle lectine, come i β-trifogli o le β-eliche, e notoriamente sfidano i metodi convenzionali di ricerca dei motivi di sequenza. Tuttavia, il rilevamento viene migliorato considerando ciascuna ripetizione in modo indipendente con una delineazione precisa basata sulla forma 3D. Questo approccio è stato validato con le β-eliche16 ed è qui esteso ai β-trifoli.