Characterizing the interaction of a type VII-secreted antimycobacterial toxin with its small helical partner proteins

Binnen de microscopische wereld van bacteriën bestaat een geavanceerde machinerie die wordt gebruikt om eiwitten door de celwand te bewegen, een proces dat essentieel is voor hoe deze organismen met hun omgeving interageren en zichzelf verdedigen. In bepaalde bacteriën, waaronder die die ziekten bij mensen veroorzaken, staat deze machinerie bekend als het type VII-secretiesysteem. Het fungeert als een gespecialiseerde poort die in het membraan is ingebed, waardoor specifieke eiwitten door de taaiere buitenlagen van de cel kunnen passeren. Onder de eiwitten die door deze poort reizen, bevinden zich toxines, die andere bacteriën schade kunnen toebrengen, en hun partners, die hen helpen veilig naar de uitgang te begeleiden. Het begrijpen van hoe deze onderdelen in elkaar passen is cruciaal, omdat het de mechanica van bacterieel overleven en competitie onthult, wat aanwijzingen geeft over hoe deze microscopische gemeenschappen functioneren en hoe ze gestopt kunnen worden.

Onderzoekers hebben onlangs hun aandacht gericht op een specifieke bacterie genaamd Mycobacterium abscessus, die een versie van dit secretiesysteem gebruikt om een toxine genaamd EatA af te geven. Dit toxine is ontworpen om de celwanden van andere bacteriën aan te vallen, specifiek gericht op een suikerachtige substantie genaamd arabinogalactaan die een beschermende schil rond hen vormt. Voordat EatA echter kan worden uitgestuurd, moet het worden gekoppeld aan twee kleinere eiwitten, TapA1 en TapA2, die behoren tot een familie van eiwitten die bekend staan om hun compacte, helicale vormen. De wetenschappers wilden de fysieke structuur van deze trio begrijpen en hoe zij zich aan elkaar vasthouden voordat ze worden getransporteerd. Hiervoor bouwden ze een structureel model van het complex en testten ze hun ideeën door kleine, precieze veranderingen aan de eiwitten aan te brengen om te zien hoe deze veranderingen hun vermogen om aan elkaar te plakken beïnvloedden.

Het onderzoek onthulde dat de drie eiwitten een strakke, gestapelde bundel van spiraalvormige strengen vormen, een vorm die hen in staat stelt om veilig in elkaar te grijpen. Deze arrangement suggereert een stabiele basis voor het toxine voordat het wordt vrijgegeven. De onderzoekers gebruikten ook computermodellering om te voorspellen hoe deze groep van drie eiwitten zou interageren met een tweede paar eiwitten, EsxT en EsxU, die ook deel uitmaken van het secretiesysteem en die naar verwachting nodig zijn om de machine te laten werken. Hoar de modellen een verbinding suggereerden tussen de eerste groep en de tweede, kon het team in het laboratorium slechts een gedeelde link bevestigen. Ze waren erin slaagden aan te tonen dat een van de kleine partnereiwitten, TapA2, fysiek kan interageren met EsxT, maar ze waren er niet in geslaagd om een volledig complex met alle vijf de eiwitten samen te isoleren of te zuiveren. Dit betekent dat hoewel de onderdelen waarschijnlijk in de cel in elkaar passen, de volledige assemblage moeilijk vast te leggen blijft in een reageerbuis, waardoor sommige details van het uiteindelijke mechanisme verder verkend moeten worden.