Bakterioxin

Bakterioxin kategoriseras på flera sätt, inklusive producerande stam, vanliga resistensmekanismer och dödande mekanism. Det finns flera stora kategorier av bakteriociner som endast är fenomenologiskt besläktade. Dessa inkluderar bakteriociner från grampositiva bakterier, coliciner, mikrociner och bakteriociner från Archaea. Bakteriocinerna från E. coli kallas coliciner (tidigare kallade ”coliciner”, vilket betyder ”colidödare”). De är de bakteriociner som studerats längst. De är en varierande grupp av bakteriociner och omfattar inte alla bakteriociner som produceras av E. coli. Faktum är att en av de äldsta kända så kallade colicinerna kallades colicin V och är nu känd som microcin V. Den är mycket mindre och produceras och utsöndras på ett annat sätt än de klassiska colicinerna.

Detta namngivningssystem är problematiskt av flera skäl. För det första skulle det vara mer korrekt att namnge bakteriociner efter vad de antas döda om deras dödande spektrum var sammanhängande med släkt- eller artbeteckningar. Bakteriocinerna har ofta spektrum som överskrider gränserna för deras namngivna taxa och dödar nästan aldrig majoriteten av de taxa som de är namngivna för. Dessutom härrör den ursprungliga namngivningen i allmänhet inte från den känsliga stam som bakteriocinet dödar, utan från den organism som producerar bakteriocinet. Detta gör användningen av detta namngivningssystem till en problematisk grund för teorin; därav de alternativa klassificeringssystemen.

Bakteriociner som innehåller den modifierade aminosyran lanthionin som en del av sin struktur kallas lantibiotika. Ansträngningar för att omorganisera nomenklaturen för familjen av ribosomalt syntetiserade och posttranslationellt modifierade peptidnaturprodukter (RiPP) har dock lett till att lantipeptider har differentierats från bakteriociner baserat på biosyntetiska gener.

KlassificeringsmetoderRedigera

Alternativa klassificeringsmetoder är bland annat: avdödningsmetod (porbildande, nukleasaktivitet, hämning av peptidoglykanproduktion osv.), genetik (stora plasmider, små plasmider, kromosomala), molekylvikt och kemi (stort protein, peptid, med/utan sockerkomponent, innehållande atypiska aminosyror som t.ex. lanthionin) och produktionsmetod (ribosomala, postribosomala modifieringar, icke-ribosomala).

Från gramnegativa bakterierEdit

Gramnegativa bakteriocin klassificeras vanligtvis efter storlek. Mikrociner är mindre än 20 kDa i storlek, colicinliknande bakteriociner är 20 till 90 kDa i storlek och tailociner eller så kallade högmolekylära bakteriociner som är bakteriociner med flera underenheter som liknar svansarna på bakteriofager. Denna storleksklassificering sammanfaller också med genetiska, strukturella och funktionella likheter.

MicrocinsEdit

Se huvudartikeln om microcins.

Colicin-liknande bakteriocinerEdit

Coliciner är bakteriociner (CLBs) som finns i den gramnegativa E. coli. Liknande bakteriociner förekommer i andra gramnegativa bakterier. Dessa CLB:er skiljer sig från grampositiva bakteriociner. De är modulära proteiner med en storlek på mellan 20 och 90 kDa. De består ofta av en receptorbindande domän, en translokationsdomän och en cytotoxisk domän. Kombinationer av dessa domäner mellan olika CLB:er förekommer ofta i naturen och kan skapas i laboratoriet. På grund av dessa kombinationer kan ytterligare subklassificering baseras på antingen importmekanism (grupp A och B) eller cytotoxisk mekanism (nukleaser, porbildande, M-typ, L-typ).

TailocinerRedigera

De mest välstuderade är tailocinerna från Pseudomonas aeruginosa. De kan ytterligare delas in i pyociner av R-typ och F-typ. viss forskning har gjorts för att identifiera pyocinerna och visa hur de är inblandade i ”cell-till-cell”-konkurrensen hos de närbesläktade Pseudomonas-bakterierna.

De två typerna av tailociner skiljer sig åt genom sin struktur; de består båda av ett hölje och ett ihåligt rör som bildar en lång helicoidal hexamerisk struktur som är fäst vid en basplatta. Det finns flera svansfibrer som gör det möjligt för viruspartikeln att binda till målcellen. R-pyocinerna är dock en stor, stel, kontraktila svansliknande struktur medan F-pyocinerna är en liten flexibel, icke-kontraktila svansliknande struktur.

Svansliknande strukturer kodas av profagsekvenser i bakteriens arvsmassa, och produktionen kommer att ske när en kin-bakterie upptäcks i den konkurrerande bakteriens miljö. Partiklarna syntetiseras i cellens centrum och efter mognad kommer de att vandra till cellpolen via tubulinstrukturen. Tailocinerna kommer sedan att kastas ut i mediet i samband med celllysningen. De kan projiceras upp till flera tiotals mikrometer tack vare ett mycket högt turgatryck i cellen. De tailociner som frigörs kommer sedan att känna igen och binda till de besläktade bakterierna för att döda dem.

Från grampositiva bakterierRedigera

Bakteriociner från grampositiva bakterier klassificeras vanligen i klass I, klass IIa/b/c och klass III.

Bakteriociner av klass IEdit

Bakteriocinerna av klass I är små peptidinhibitorer och omfattar nisin och andra lantibiotika.

Bakteriociner av klass IIEdit

Bakteriocinerna av klass II är små (<10 kDa) värmestabila proteiner. Denna klass är indelad i fem underklasser. Klass IIa-bakteriocinerna (pediocin-liknande bakteriociner) är den största undergruppen och innehåller en N-terminal konsensussekvens -Tyr-Gly-Asn-Gly-Val-Xaa-Cys över hela denna grupp. C-terminalen är ansvarig för den artspecifika aktiviteten och orsakar cellläckage genom att permeabilisera målcellväggen.

Klass IIa-bakteriociner har en stor potential för användning inom livsmedelskonservering och medicinska tillämpningar på grund av deras starka anti-Listeria-aktivitet och breda aktivitetsområde. Ett exempel på bakteriocin av klass IIa är pediocin PA-1. Bakteriociner av klass IIb (bakteriociner med två peptider) kräver två olika peptider för att vara aktiva. Ett sådant exempel är lactococcin G, som permeabiliserar cellmembran för monovalenta natrium- och kaliumkatjoner, men inte för divalenta katjoner. Nästan alla dessa bakteriociner har ett GxxxG-motiv. Detta motiv finns också i transmembranproteiner, där de är inblandade i helix-helixinteraktioner. Följaktligen kan bakteriocinernas GxxxG-motiv interagera med motiven i bakteriecellernas membran och döda cellerna. Klass IIc omfattar cykliska peptider där de N-terminala och C-terminala regionerna är kovalent länkade. Enterocin AS-48 är prototypen i denna grupp. Klass IId omfattar bakteriociner med en enda peptid, som inte är posttranslationellt modifierade och som inte uppvisar den pediocinliknande signaturen. Det bästa exemplet på denna grupp är det mycket stabila aureocinet A53. Denna bakteriocin är stabil under mycket sura förhållanden och höga temperaturer och påverkas inte av proteaser.

Den senast föreslagna underklassen är klass IIe, som omfattar de bakteriociner som består av tre eller fyra icke-pediocinliknande peptider. Det bästa exemplet är aureocin A70, en bakteriocin med fyra peptider som är mycket aktiv mot Listeria monocytogenes och har potentiella biotekniska tillämpningar.

Klass III-bakteriocinerRedigera

Bakteriociner av klass III är stora, värmelabila (>10 kDa) proteinbakteriociner. Denna klass är indelad i två underklasser: underklass IIIa (bakteriolysiner) och underklass IIIb. Subklass IIIa omfattar de peptider som dödar bakterieceller genom nedbrytning av cellväggen och därmed orsakar celllys. Det bäst studerade bakteriolysinet är lysostafin, en 27 kDa-peptid som hydrolyserar cellväggarna hos flera Staphylococcus-arter, främst S. aureus. Subklass IIIb omfattar däremot de peptider som inte orsakar cellysis, utan dödar målcellerna genom att störa plasmamembranets potential.

Bakteriociner av klass IVRedigera

Bakteriociner av klass IV definieras som komplexa bakteriociner som innehåller lipid- eller kolhydratdelar. Bekräftelse genom experimentella data fastställdes med karakterisering av sublancin och glycocin F (GccF) av två oberoende grupper.

DatabaserEdit

Två databaser för bakteriociner finns tillgängliga: BAGEL och BACTIBASE.