AbstractsBiology & Animal Science

Understanding the cell surface interactions of enterotoxicenic Escherichia coli

by Siri Trygsland




Institution: University of Oslo
Department:
Year: 1000
Keywords: bakterielle toksiner reisediaré røntgenkrystallografi ELISA heat-labile enterotoxin biokjemi; VDP::476
Record ID: 1281846
Full text PDF: http://urn.nb.no/URN:NBN:no-25051


https://www.duo.uio.no/handle/10852/11346


https://www.duo.uio.no/bitstream/handle/10852/11346/5/Master-Trygsland.pdf


Abstract

Varmelabilt enterotoxin (LT) er den viktigste virulensfaktoren for det bakterielle patogenet enterotoxigent Escherichia coli (ETEC), som er ansvarlig for reisediaré i utviklingsland. LT består av en enzymatisk aktiv A-underenhet og en smultringformet B-pentamer. B-pentameren er ansvarlig for binding av toksinet til epitelceller i tarmsystemet. Den primære cellereseptoren til LT, GM1, bindes i det primære bindingssetet, på undersiden av B-pentameren mellom to tilstøtende B-subenheter. Denne bindingsinteraksjonen mellom toksinet og vertscellen er nødvendig for internalisering og transport inne i cellen, og til slutt forårsake diaré. Nyere studier har identifisert et sekundært, uavhengig bindingssete i LTB fra humant isolat (hLTB) som er ansvarlig for binding av blodgruppe-determinanter. Dette bindingssetet befinner seg også i overgangen mellom to B-subenheter, men med god avstand fra det primære bindingssetet. Det har også blitt foreslått at dette sekundære bindingssetet overlapper med bindingssetet til lipopolysakkarider (LPS). Bedre forståelse av hvordan LTB interagerer med ligander på celleoverflaten i tarmsystemet kan forbedre den medisinske forståelsen av infeksjon og prosesser i immunforsvaret. En videre konsekvens av dette vil være utvidede muligheter for utvikling av ny og bedre medisinsk behandling, inkludert vaksiner mot reisediaré. I denne oppgaven har B-pentameren fra hLT blitt isolert og renset. Proteinet har blitt brukt til krystallisering i kompleks med LPS, eller mindre deler av oligosakkarid-delen til LPS. I tillegg har det blitt utført bindingsstudier, hovedsakelig ved ELISA eksperimenter, men også ved Surface Plasmon Resonance (SPR), for å undersøke eventuell konkurrerende bindig mellom LPS og blodgruppe antigener i det sekundære bindingssetet, og mellom binding av GM1 og blodgruppe-determinanter i henholdsvis det primære og sekundære bindingssetet. Det har også blitt dannet krystaller av hLTB, og to datasett har blitt samlet fra krystaller ”soaket” med 2-keto-3-deoxyoctonate (keto) og D-glucoheptose. Strukturer har blitt løst fra begge datasettene med oppløsning på ca. 3 Å. Det har blitt observert ekstra elektrondensitet i det sekundære bindingssetet som kan tyde på at sukkermolekylene har bundet seg til proteinet, men det er ikke nok bevis til å trekke endelige konklusjoner. Bindingsstudiene antyder at binding av LPS hindrer binding av hLTB til blodgruppe-antigener. Videre har det blitt vist at binding av blodgruppe determinanter i sekundært bindingssete blir hindret når GM1 er bundet i det primære bindingssetet, mens antigenene selv ikke har noen innvirkning på bindingen til GM1. The heat-labile enterotoxin (LT) is the major virulence factor of the bacterial pathogen enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), which is responsible for “traveller’s diarrhoea” in developing countries. LT consists of an enzymatically active A-subunit and a doughnut-shaped B-pentamer. The B-pentamer is responsible for binding of the toxin to the epithelial cells of the intestine. The primary cellular receptor for…