CC BY
151
ОБЗОР
© Д.Ю. ДАВЫДОВА, Н.А. ЗИГАНГИРОВА, 2014 УДК 579.882.11:579.22
Д.Ю. Давыдова, Н.А. Зигангирова
протеасомный белок chlamydia trachomatis как один из основных факторов патогенности возбудителя
ФГБУ «НИИЭМ им Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России, 123098, Москва, Россия
Инфекции, передающиеся половым путем, являются глобальной проблемой. Они могут стать причиной развития острых и хронических форм различных заболеваний. Одним из самых опасных и распространенных возбудителей является Chlamydia trachomatis. Большинство хламидийных инфекций, для лечения которых в настоящий момент не существует эффективных препаратов, протекают бессимптомно. Ведущую роль в патогенезе хламидийной инфекции играет белок CPAF, который подавляет многие сигнальные пути клетки-хозяина и обеспечивает длительное выживание патогена в организме человека. Обзор посвящен описанию общей структуры протеасомного хлами-дийного белка CPAF, его функционирования и роли в инфекционном процессе. Представлены данные о значимости белка CPAF в антихламидийном иммунном ответе и возможности его использования в качестве мишени для создания перспективной антихламидиозной вакцины для человека, а также для разработки мишень-специфических лекарственных препаратов.
Ключевые слова: протеасомный белок CPAF; антихла-мидиозная вакцина.
Хламидийные инфекции остаются актуальной проблемой инфекционной патологии человека в связи с их широкой распространенностью и ежегодным ростом заболеваемости даже в развитых странах. Хла-мидии вызывают большой спектр заболеваний: трахома, урогенитальные инфекции, венерическая лим-фогранулема, респираторные инфекции, приводящие к развитию тяжелых хронических патологий, среди которых артриты, бесплодие, невынашивание плода, а также астма и атеросклероз. Проблема контроля за хламидийными инфекциями связана, во-первых, с тем, что они очень часто протекают бессимптомно, но при этом бессимптомные больные являются источником распространения инфекции; во-вторых, в структуре хламидийной инфекции хронические формы занимают доминирующую долю, для лечения которых в настоящий момент не существует эффективных препаратов.
Chlamydia trachomatis - грамотрицательная бактерия с облигатным типом паразитирования. Уникальный цикл развития хламидий характеризуется чередованием двух различных форм существования - элементарных (ЭТ) и ретикулярных телец (РТ). Элементарные тельца представляют собой метаболически неактивные инфекционные частицы, которые распространяются вне клетки. Внутри клеток элементарные тельца трансформируются в ретикулярные. Ретикулярные тельца являются вегетативной неинфекционной формой хламидий. Они локализуются в фагосоме, которая получила название «включение», располагающейся в перинуклеарном пространстве клетки.
Инфекционный процесс начинается с адгезии ЭТ на плазмолемме чувствительной клетки хозяина. ЭТ
индуцируют фагоцитоз и захватываются клеткой-мишенью, попадая в нее путем эндоцитоза. После проникновения в клетку ЭТ оказываются внутри фагосомы и блокируют ее слияние с лизосомами. Благодаря этой особенности ЭТ не контактируют с лизосомальными ферментами и беспрепятственно размножаются внутри фагосомы. Внутри клеток ЭТ трансформируются в РТ, которые затем многократно делятся бинарным делением, уплотняются и трансформируются в ЭТ. В конце цикла инфекционные ЭТ занимают большую часть клетки-хозяина. Спустя 48 ч ЭТ в результате лизиса клетки или экструзии хлами-дийных включений выходят наружу и заражают соседние интактные клетки.
Одним из основных факторов патогенности хламидий является протеасомный белок CPAF. Субстратом для протеасомного белка CPAF является целый ряд внутриклеточных белков инфицированной клетки хозяина, играющих ключевую роль во взаимодействии с патогеном, а также собственные бактериальные белки.
Открытие белка CPAF способствовало изучению специфических механизмов, реализуемых облигат-ными внутриклеточными бактериями внутри инфицированной клетки, для контроля защитных механизмов клетки хозяина и возможности длительного выживания патогена. Дальнейшее изучение молекулярных механизмов действия белка позволит разработать новые подходы к созданию профилактических и терапевтических средств, эффективных в отношении не только продуктивной, но и персистентной инфекции.
Строение протеасомного белка CpAF
Протеасомный белок CPAF (chlamydial protease/ proteasome-like activity factor) является достаточно консервативным белком среди различных видов хламидий и синтезируется в хламидийных включениях в форме неактивного зимогена с молекулярной массой около 70 кД [1]. Однако в дальнейшем белок претерпевает серию автокаталитических реакций гидролиза и димеризацию, что является необходимым для перехода протеасомного белка в активную форму. В результате автопротеолиза белок расщепляется на CPAFc и CPAFn домены с двумя промежуточными фрагментами (CPAFcl и CPAFc2), предшествующими формированию CPAFc фрагмента (рис.1). Секве-нирование N-участка пептида показало, что в натив-ном белке участок CPAFc начинается с Gly284, в то время как CPAFcl начинается с Arg243, а CPAFc2 - с Val265 [1]. Оба фрагмента, N-концевой CPAFn (29 кД)
1-е
Расщепление 2-е
3-е
\ г
'ШШШ&/ШШШШ ШШШШФШШШШ,
242 243 264 265 283 284
Рис. 1. Образование фрагментов CPAFn, CPAFc1, CPAFc2, CPAFc в результате серии автопротеолитических расщеплений зимогена CPAF (по [1]).
и C-концевой CPAFc (35 кД), формируют внутримолекулярный димер, являющийся более стабильным по сравнению с зимогеном [2, 3]. Тем самым диме-ризация является необходимым условием формирования активного белка [4].
Было показано, что отщепление N-концевого фрагмента CPAFn от C-концевого CPAFc ведет к потере протеолитической активности белка. Кроме того, деградацию специфического субстрата, транскрипционного фактора RFX5, не вызывали ни экспресси-рованный полноразмерный белок (не подверженный расщеплению), ни коэкспрессированные фрагменты CPAFn и CPAFc (не образующие димеров) [4]. Эти данные подтверждают необходимость внутримолекулярной димеризации белка для дальнейшей деградации специфических субстратов. Поскольку ни отдельные CPAFn- и CPAFc-фрагменты, ни их смесь не обладают протеолитической активностью, участие каждого фрагмента в процессах распознавания специфических субстратов и деградации эукариотических белков до сих пор не изучено [4].
Роль протеасомного белка CPAF в патогенезе хла-мидийной инфекции
Белок CPAF является сериновой протеазой хла-мидий, которая секретируется в цитозоль клетки-хозяина через мембрану хламидийного включения через Sec-зависимый путь [5, 6]. Белок начинает экс-прессироваться к концу средней и началу поздней фазы жизненного цикла хламидий, через 16-18 ч с начала заражения клетки-хозяина. Белок CPAF расщепляет не менее 16 белков хозяйской клетки, регулируя тем самым целый ряд клеточных процессов в инфицированной клетке. Протеасомный белок расщепляет транскрипционные факторы, такие как RFX5 и USF1, необходимые для экспрессии генов главного комплекса гистосовместимости (MHC) [7, 8], что позволяет хламидиям избегать иммунного ответа клетки-хозяина. На подавление реакций врожденного иммунитета направлена также деградация субъединицы p65/Rel A транскрипционного фактора NF-kB [9]. Белок CPAF участвует в гидролизе компонентов цитоскелета, входящих в состав промежуточных фи-ламентов клетки-хозяина (кератин 8, цитокератин-18, виментин), что способствует росту хламидийных включений внутри инфицированной клетки [10, 11]. Кроме того, CPAF расщепляет проапоптические белки семейства BH3-only подсемейства Bcl-2, такие как Bim, Bik, Puma и другие [12], блокируя апоптоз клетки-хозяина. Матриксный белок аппарата Голь-джи golgin-84 также является субстратом для CPAF, его расщепление вызывает дробление и реорганизацию аппарата Гольджи в инфицированных хламидия-
ми клетках [13, 14]. Протеаза CPAF расщепляет белок адгезионных контактов нектин-1 [15], гликопро-теин CD1d [16], провоспалитель-ный белок HMGB1 [17], белок-регулятор митотического цикла деления циклин В, медиатор разрушения ДНК во время апоптоза клетки - PARP [18]. Было показано, что суперэкспрессия протеазы CPAF может инициировать гибель клетки-хозяина, которая имитирует лизис клетки, завершающий жизненный цикл хламидии внутри инфицированной клетки [18], что способствует развитию острого воспаления (рис. 2).
Последние исследования показали, что белок CPAF имеет не только эукариотические мишени, но также способен расщеплять и некоторые хламидийные белки, среди которых эффекторные белки третьей транспортной системы и структурные белки клеточной стенки и мембраны включения [19].
Вероятно, белок CPAF выполняет функцию регу-ляторного белка, который координирует активность других хламидийных белков в результате их специфического и фазово-зависимого расщепления. Два хламидийных белка, для которых показано, что они являются субстратами CPAF, Тагр и 0694, транслоцируются в цитоплазму клетки сразу после адгезии элементарных телец. Предполагается, что при прикреплении элементарных телец к уже инфицированной хламидиями клетке, в цитоплазме которой присутствует активный CPAF, последний блокирует образование вторичных включений, которые могут нарушать развитие первичных, уже зрелых включений. Тем самым CPAF контролирует эффективность внутриклеточного размножения хламидий, деградируя белки ранней фазы при повторной инфекции [19].
Второй группой эффекторных белков, которые расщепляются при участии белка CPAF, являются 1пс-белки. Среди 42 предсказанных 1пс-белков только 4 были идентифицированы в качестве субстратов для CPAF: Ш05, а813, 1псС и IncD [19]. Характерно, что деградации подвержена лишь незначительная часть белков мембраны включения, что указывает на специфичность расщепления белком CPAF, а не на полное ремоделирование мембраны включения. Среди этих идентифицированных субстратов только 0:813 начинает экспрессироваться на средней стадии жизненного цикла. Остальные 3 белка относятся к белкам ранней стадии и экспрессируются в течение первых 3 ч после инфицирования [20]. Показано, что уровень этих белков начинает снижаться только к концу жизненного цикла. Принимая во внимание, что белок CPAF транслоцируется в цитоплазму инфицированной клетки начиная с 16 ч после инфицирования, т. е. на средней стадии, вероятно, сайты узнавания CPAF у 1пс-белков на этом этапе защищены либо модификациями, либо образованием комплексов.
Известно, что белки семейства 1пс выполняют целый ряд функций, включая защиту от апоптоза, привлечение сигнальных молекул, перенаправление везикулярного транспорта [21]. Можно предположить, что на поздних этапах внутриклеточного развития необходимость в функционировании некоторых 1пс-
П роапоптические белки: Bim, Bik, Puma
Компоненты цитоскелета: кератин 8, цитокератин-18, виментин
Хламидийные белки: Тагр, Ct694 Ct005, Ct813, IncC, IncD, OmcB и др.
Транскрипционные факторы: RFX5, USF1
Эукариотические белки: нектин-1, CD1d, HMGB1,
PARP и др.
Рис. 2. Мишени для протеасомного белка CPAF.
белков отпадает, и поэтому расщепление этих ранних белков важно для завершения жизненного цикла хламидий. Кроме того, деградация белком CPAF ограничивает процессы, связанные с распознаванием хламидийных антигенов паттерн-распознающими рецепторами и презентацией их молекулами главного комплекса гистосовместимости, что направлено на ускользание от иммунного ответа [19].
Еще одной недавно идентифицированной мишенью белка CPAF является белок наружной мембраны клеточной стенки хламидий - OmcB [22]. Этот белок исходно локализуется в периплазме, однако в ходе процессинга С-концевой фрагмент транслоцируется в цитоплазму хозяйской клетки. S. Hou и соавт. [22] было показано, что процессинг белка OmcB происходит в периплаз-матическом пространстве, куда транслоцируется Sec-зависимым путем белок CPAF. В культуре инфицированных хламидиями клеток ингибирование активности CPAF специфическим пептидом приводило к блокированию процессинга OmcB, а также снижало выход инфекционных частиц по завершению жизненного цикла.
Таким образом, CPAF является ключевым фактором патогенности хламидий, необходимым для выживания патогена внутри инфицированной клетки, при этом его действие направлено как на подавление защитных механизмов клетки хозяина, так и обеспечение внутриклеточного развития в результате специфического действия на эукариотические белки и регуляции активности ряда хламидийных белков.
Разработка антихламидиозных препаратов, подавляющих протеолититическую активность белка
cpaf
Как уже было сказано ранее, уровень заболеваемости хламидийными инфекциями постоянно растет, и предлагаемая антимикробная терапия на основе известных антибиотиков все чаще оказывается малоэф-
фективной. Тем самым необходимость разработки эффективных терапевтических и профилактических антихламидиозных препаратов становится актуальной темой. Поскольку CPAF является ключевым фактором патоген-ности, необходимым для выживания патогена в клетке хозяина, эту протеа-зу все чаще рассматривают в качестве мишени для действия лекарственных препаратов.
Известным ингибитором протео-литической активности белка CPAF является лактоцистин, селективный ингибитор протеасом. Однако данное соединение не может быть использовано как основа лекарственного препарата, поскольку лактоцистин проявляет значительную токсичность для эукариотических клеток вследствие ковалентного связывания с N-концевыми остатками треонина всех семи (3-субъединиц протеасомы эукариот и, соответственно, подавляет все протеолитические активности.
Репликация хламидий как обли-гатных внутриклеточных паразитов определяется возможностью получать необходимые питательные компоненты из клетки-хозяина. Так, при участии белка CPAF происходит расщепление белка golgin-84, что приводит к функциональному изменению аппарата Гольджи и перенаправлению питательных веществ к хламидийным включениям. Недавно было показано, что синтетический ингибитор, подавляющий активность CPAF в отношении эукариотных субстратов, приводит к остановке внутриклеточного размножения хламидий, что экспериментально подтверждает участие этого белка в обеспечении роста патогена [14].
Накопленные знания о структуре белка CPAF позволили предсказать структуру и синтезировать короткий пептид, который способен ингибировать активный белок CPAF в 100 раз эффективнее лакто-цистина [19]. Анти-CPAF-пептид блокирует расщепление виментина и Puma в инфицированных хлами-диями клетках, показывая тем самым эффективность проникновения пептида в клетки млекопитающих, а также ингибирующую активность в отношении про-теазы внутри живой инфицированной клетки. Пептид также блокирует расщепление GST-меченных субстратов белка CPAF in vitro.
Однако наиболее значимые результаты получены при использовании белка CPAF в качестве мишени для создания вакцинных препаратов. На сегодняшний день не существует эффективной антихламидиозной вакцины. На мышиной урогенитальной хламидийной модели было показано, что интраназальная иммунизация мышей рекомбинантным белком CPAF индуцирует CD4+ T-клеточный и ИФН-гамма-зависимый протективный иммунный ответ [23], делая тем самым белок CPAF перспективным кандидатом для создания вакцины.
Иммуногенность белка CPAF была показана при исследовании сывороток больных урогенитальным
хламидиозом, у которых были выявлены высокие титры антител к белку CPAF. При анализе иммуноген-ности 156 клонированных белков C.trachomatis было выявлено, что CPAF - один из семи высоко иммуно-генных белков [24]. Это предполагает, что CPAF пре-зентируется иммунной системе в ходе инфекции, вероятно, вследствие значительного количества белка, локализованного в цитозоле и/или внеклеточно [23].
Кроме того, был показан нейтрализующий эффект сыворотки больных в отношении протеолитической активности белка [23]. В серии экспериментов было продемонстрировано, что протеасомный белок, содержащийся в выделенной цитозольной фракции зараженных хламидиями клеток (L2S100), может расщеплять транскрипционный фактор RFX5, содержащийся в ядерном экстракте чистых клеток. Сыворотки крови, полученные от больных урогенитальным хламидио-зом, содержащие высокие титры антител к белку CPAF, исследовали на способность нейтрализовать протеоли-тическую активность белка. Методом иммуноблоттин-га было продемонстрировано, что сыворотка от людей, больных хламидиозом, может нейтрализировать способность белка CPAF расщеплять RFX5.
Эти данные подтверждают значимость протеасом-ного белка CPAF в антихламидийном иммунитете и возможность его использования для создания потенциальной антихламидиозной вакцины для человека [23].
Поскольку секретируемый белок CPAF не представлен на поверхности инфекционных хламидийных ЭТ, он не может быть использован как мишень для нейтрализации инфекционности возбудителя. Однако белки, секретируемые в цитозоль клетки хозяина, а затем во внеклеточное пространство, могут действовать как эндогенные антигены и быть подходящими мишенями для CD4+ T-клеточного ответа [25]. Это позволило предположить, что вакцина, созданная на основе интегрального и секреторного белков, запускающих иммунную систему, должна быть эффективной.
Интраназальная иммунизация мышей тремя дозами рекомбинантного CPAF (rCPAF), клонированного на основе генома C.trachomatis, вызывала выраженную анти-CPAF-Th1-зависимую индукцию ИФН-гамма, а также образование сывороточных и вагинальных антител. При одновременном введении rCPAF в сочетании с мышиным рекомбинантным ИЛ-12 в качестве адъюванта иммунный ответ значительно усиливался и индуцировал образование муко-зальных анти-CPAF иммуноглобулинов класса А [26]. У мышей, вакцинированных интраназально rCPAF с ИЛ-12, наблюдали значительное снижение накопления возбудителя, начиная с 6-8-го дня, и полную элиминацию к 15-му дню после интравагинального заражения C.muridarum в сроки, в 2 раза меньшие при сравнении с неиммунизированными животными. Кроме того, иммунизация rCPAF + ИЛ-12 в большей степени защищала мышей от патологических осложнений в верхних отделах урогенитального тракта, включая продолжительную воспалительную клеточную инфильтрацию, фиброзы, гидросальпинкс [26]. Иммунизация rCPAF в сочетании с другим адъю-вантом Th1, CpG олигодезоксинуклеотидами, также индуцировала сопоставимый иммунный ответ [27]. Более того, мукозальная (интраназальная) или системная (интраперитонеальная) иммунизация rCPAF
+ CpG вызывала протективный ответ, равнозначный защите при первичной инфекции. Трансгенные мыши, экспрессирующие лейкоцитарный антиген человека (HLA)-DR4 вместо мышиного MHC-2, показали выраженный протективный иммунитет после гени-тального заражения rCPAF + ИЛ-12, что свидетельствовало о наличии протективных эпитопов в составе CPAF, которые процессируются и презентируются человеческими HLA-молекулами [23].
Иммунизация CPAF формировала протективный иммунный ответ, ограничивающий патологию в верхних отделах урогенитального тракта, сопоставимый с ответом при вакцинации живыми хламидиями. Однако, если при иммунизации CPAF у мышей определялись большие количества бактерий в ранние сроки инфекции, то у мышей после первичной инфекции развивалась выраженная устойчивость примерно у 60% особей, а у инфицированных мышей количество хлами-дий было меньше и инфекция разрешалась в течение одной недели [28]. Высокая эффективность протектив-ного иммунитета при вторичной инфекции определяется индукцией как CD4+ T-клеточного ответа, так и образованием антител, но не CD8+ T-клеточного звена [29]. Механизм ограничения хламидийной инфекции при иммунизации CPAF может отличаться от действия первичной инфекции, что и определяет различия в кинетике элиминации патогена [30].
Гетерологичные схемы вакцинации становятся перспективной стратегией для предотвращения развития внутриклеточных вирусных и бактериальных инфекций. Тем не менее еще неясно, будет ли данный метод целесообразным и эффективным для хламидийной инфекции. В последних работах исследовали иммунный и протективный ответ, формирующийся при различных схемах вакцинации с использованием генетической конструкции на основе аденовируса, экспрессирующе-го хламидийный антиген CPAF (AdCPAF), и вакцины с рекомбинантной CPAF субъединицей (rCPAF) вместе с CpG олигодезоксинуклеотидами и/или синтетическим иммуномодулирующим пептидом НН2 в качестве адъ-ювантов. Однократная иммунизация AdCPAF стимулировала мощную продукцию антител, но слабый клеточный иммунный ответ у мышей. Вакцина на основе rCPAF, совместно с обоими адъювантами - CpG и НН2, проявила сильное влияние адъювантов на индукцию Thl-клеточного иммунного ответа у мышей, праймиро-ванных AdCPAF. В противоположность этому гомологичный способ иммунизации с использованием субъединичной rCPAF/CpG/HH2-вакцины как для первичной иммунизации, так и для бустирования индуцировал слабый гуморальный ответ, но мощный клеточный ответ со смешанным ТЫ/1Ъ17-профилем. Несмотря на различия, которые наблюдались в гуморальном и клеточном иммунных ответах, гетеро- и гомологичный способ показали значительную иммунную защиту от генитальной инфекции, вызванной Chlamydia muridarum у мышей C3H/HeN и BALB/с [31].
Заключение
Представители семейства Chlamydiaceae и хла-мидиеподобные бактерии, характеризующиеся уникальным двухфазным циклом развития, являются паразитами человека, млекопитающих, птиц, симбионтами амеб. Эти микроорганизмы представляют
собой успешную ветвь эволюции: они идеально приспособились к колонизации и внутриклеточному размножению и, более того, к длительному выживанию в организме хозяина. Это стало возможно в основном благодаря тем механизмам, которые хламидии выработали для контроля защиты механизмов хозяина и обеспечения благоприятной ниши для существования.
Белки, ортологичные CPAF, обнаружены практически у всех представителей порядка Chlamydialis, от патогенных для человека видов до симбионтов амеб. Это свидетельствует о том, что CPAF выполняет ключевую функцию, обеспечивающую этим микроорганизмам своеобразный жизненный цикл в условиях взаимодействия с организмом хозяина.
У патогенных видов хламидий белок CPAF принимает участие в реализации важнейших механизмов, позволяющих бактериям избежать действия естественных факторов защиты инфицированной эукариотической клетки, что способствует "установлению" инфекции. Вся совокупность данных дает основание рассматривать протеасомный белок CPAF в качестве основного фактора патогенности хламидий.
За последние годы достигнут значительный прогресс в изучении молекулярных механизмов функционирования белка CPAF. Получена трехмерная структура белка и его активного центра на основе рентгеноструктурного анализа, выявлены субстраты у эукариотических клеток и самой бактерии, показана возможность блокирования протеолити-ческой активности, приводящего к остановке репликации патогена. Однако, вероятно, идентифицированы еще не все субстраты белка, не вполне понятны механизмы, лежащие в основе активации и катализа CPAF, и неизвестна локализация сайтов узнавания субстратов.
Несомненный интерес протеасомный белок хла-мидий представляет и с позиции перспективной мишени для подавления инфекционного процесса. Учитывая, что существуют свидетельства экспрессии белка CPAF при персистентной инфекции in vitro, а у больных с хроническими формами хламидиозов выявляются диагностически значимые титры антител к этому белку, можно предполагать, что препараты на основе ингибиторов CPAF должны быть эффективны при лечении как острой, так и хронической инфекции.
Поиск новых эффективных ингибиторов белка хламидий CPAF в настоящее время проводится на основе технологии мишеньспецифического выбора низкомолекулярных химических соединений с применением виртуального скрининга и экспериментального тестирования подавления специфической протеазной активности основного фактора патоген-ности хламидий.
Сведения об авторах:
Давыдова Дарья Юрьевна - мл. науч. сотр., Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. акад. Н.Ф. Гамалеи Минздрава Российской Федерации, e-mail: dasha.u.davydova@gmail.com
Зигангирова Наиля Ахатовна - д-р биол. наук, проф., зав. лаб. хламидиозов ФГБУ НИИЭМ им. акад. Н.Ф. Гамалеи Минздрава Российской Федерации, e-mail: zigangirova@mail.ru
ЛИТЕРАТУРА
1 Huang Z., Feng Y., Chen D., Wu X., Huang S., Wang X. Structural basis for activation and inhibition of the secreted Chlamydia protease CPAF. Cell Host Microbe. 2008l. 4(6): 529-42.
2. Zhong G., Fan P., Ji H., Dong F. Identification of a chlamydial protease-like activity factor responsible for the degradation of host transcription factors. J. Exp. Med. 2001; 193(8): 935-42.
3. Dong F., Pirbhai M., Zhong Y., Zhong G. Cleavage-dependent activation of a chlamydia-secreted protease. Mol. Microbiol. 2004; 52: 1487-94.
4. Dong F., Sharma J., Xiao Y, Zhong Y., Zhong G. Intramolecular dimeriza-tion is required for the Chlamydia-secreted protease CPAF to degrade host transcriptional factors. Infect. Immun. 2004; 72 (7): 3869-75.
5. Chen D., Lei L., Lu C., Flores R., DeLisa M.P., Roberts T.C. et al. Secretion of the chlamydial virulence factor CPAF requires the Sec-dependent pathway. Microbiology. 2010; 156(10): 3031-40.
6. Ito K., Mori H. The Sec protein-translocation pathway. Trends Microbiol. 2001; 9(10): 494-500.
7. Zhong G., Fan T., Liu L. Chlamydia inhibits Interferon y-inducible major mistocompatibility complex class II expression by degradation ofUpstream Stimulatory Factor 1. J. Exp. Med. 1999; 189: 1931-8.
8. Zhong G., Liu L., Fan T., Fan P., Ji H. Degradation of transcription factor RFX5 during the inhibition of both constitutive and interferon gamma-inducible major histocompatibility complex class I expression in chlamydia-infected cells. J. Exp. Med. 2000; 191: 1525-34.
9. Christian J., Vier J., Paschen S.A., Hücker G.J. Cleavage of the NF-kB family protein p65/RelA by the chlamydial protease-like activity factor (CPAF) impairs proinflammatory signaling in cells infected with Chlamydiae. J. Biol. Chem. 2010; 285(53): 41320-7.
10. Dong F., Su H., Huang Y., Zhong Y., Zhong G. Cleavage of host keratin 8 by a Chlamydia-secreted protease. Infect. Immun. 2004; 72(7): 3863-8.
11. Kumar Y., Valdivia R.H. Reorganization of the host cytoskeleton by the intracellular pathogen Chlamydia trachomatis. Commun. Integr. Biol. 2008; 1(2): 175-7.
12. Pirbhai M., Dong F., Zhong Y., Pan K.Z., Zhong G.J. The secreted protease factor CPAF is responsible for degrading pro-apoptotic BH3-only proteins in Chlamydia trachomatis-infected cells. J. Biol. Chem. 2006; 281(42): 31495-501.
13. Heuer D., Rejman Lipinski A., Machuy N., Karlas A., Wehrens A. et al. Chlamydia causes fragmentation of the Golgi compartment to ensure reproduction. Nature. 2009; 457: 731-5.
14. Christian J.G., Heymann J., Paschen S.A., Vier J., Schauenburg L. Targeting of a chlamydial protease impedes intracellular bacterial growth. PLoS Pathog. 2011; 7: e1002283.
15. Sun J., Kintner J., Schoborg R.V. The host adherens junction molecule nectin-1 is downregulated in Chlamydia trachomatis-infected genital epithelial cells. Microbiology. 2008; 154: 1290-9.
16. KawanaK., QuayleA.J., FicarraM., Ibana J.A., ShenL., Kawana Y. et al. CD1d degradation in Chlamydia trachomatis-infected epithelial cells is the result of both cellular and chlamydial proteasomal activity. J. Biol. Chem. 2007; 282: 368-75.
17. Yu H., Schwarzer K., Förster M., Kniemeyer O., Forsbach-Birk V., Straube E. et al. Role of high-mobility group box 1 protein and poly(ADP-ribose) polymerase 1 degradation in Chlamydia tracho-matis-induced cytopathicity. Infect. Immun. 2010; 78: 3288-97.
18. Paschen S.A., Christian J.G., Vier J., SchmidtF., WalchA., OjciusD.M. et al. Cytopathicity of Chlamydia is largely reproduced by expression of a single chlamydial protease. J. Cell Biol. 2008; 182: 117-27.
19. Jorgensen I., BednarM.M., Amin V., DavisB.K., Ting J.P-Y., McCaf-ferty D.G. et al. The Chlamydia protease CPAF regulates host and bacterial proteins to maintain pathogen vacuole integrity and promote virulence. Cell Host Microbe. 2011; 10: 21-32.
20. BellandR.J., Zhong G., Crane D.D., Hogan D., Sturdevant D., Sharma J. et al. Genomic transcriptional profiling of the developmental cycle of Chlamydia trachomatis. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2003; 100(14): 8478-83.
21. Mital J., Miller N.J., Fischer E.R., Hackstadt T. Specific chlamydial inclusion membra ne proteins associate with active Src family kinas-es in microdomains that interact with the host microtubule network. Cell. Microbiol. 2010; 12(9): 1235-49.
22. Hou S., Lei L., Yang Z., Qi M., Liu Q., Zhong G. Chlamydia trachomatis outer membrane complex protein B (OmcB) is processed by the protease CPAF. J. Bacteriol. 2013; 195(5): 951-7.
23. MurthyA.K., Cong Y., Murphey C., GuentzelM.N., Forsthuber T.G., Zhong G. et al. Chlamydial Protease-Like Activity Factor induces protective immunit against genital chlamydial infection in transgenic mice that express the human HLA-DR4 allele. Infect. Immun. 2006; 74 (12): 6722-9.
24. Sharma J., Dong F., Pirbhai M., Zhong G. Inhibition of proteolytic activity of a chlamydial proteasome/protease-like activity factor by antibodies from humans infected with Chlamydia trachomatis. Infect. Immun. 2005; 73: 4414-9.
25. Murthy A.K., Sharma J., Coalson J.J., Zhong G., Arulanandam B.P. Chlamydia trachomatis pulmonary infection induces greater inflammatory pathology in immunoglobulin A deficient mice. Cell. Immunol. 2004; 230: 56-64.
26. Murthy A.K., Chambers J.P., Meier P.A., Zhong G., Arulanandam B.P. Intranasal vaccination with a secreted chlamydial protein enhances resolution of genital Chlamydia muridarum infection, protects against oviduct pathology, and is highly dependent upon endogenous gamma interferon production. Infect. Immun. 2007; 75(2): 666-76.
27. Cong Y., Jupelli M., Guentzel M.N., Zhong G., Murthy A.K., Arulanandam B.P. Intranasal immunization with chlamydial protease-like activity factor and CpG deoxynucleotides enhances protective immunity against genital Chlamydia muridarum infection. Vaccine. 2007; 25(19): 3773-80.
28. Morrison R.P., CaldwellH.D. Immunity to murine chlamydial genital infection. Infect. Immun. 2002; 70(6): 2741-51.
29. Morrison S.G., Su H., Caldwell H.D., Morrison R.P. Immunity to murine Chlamydia trachomatis genital tract reinfection involves B cells and CD4(+) T cells but not CD8(+) T cells. Infect. Immun. 2000; 68(12): 6979-87.
30. Murthy A.K., GuentzelM.N., Zhong G., Arulanandam B.P. Chlamydial protease-like activity factor-insights into immunity and vaccine development. J. Reprod. Immunol. 2009; 83(1-2): 179-84.
31. Brown T.H., David J., Acosta-RamirezE., Moore J.M., Lee S., Zhong G. et al. Comparison of immune responses and protective efficacy of intranasal prime-boost immunization regimens using adenovirus-based and CpG/HH2 adjuvanted-subunit vaccines against genital Chlamydia muridarum infection. Vaccine. 2012; 30(2): 350-60.
Поступила 15.09.13
CHLAMYDIA TRACHOMATIS PROTEASOME PROTEIN AS ONE OF THE SIGNIFICANT PATHOGENICITY FACTORS OF EXCITER
D. Y. Davydova, N. A. Zigangirova
Gamaleya Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia
Sex-related infections are a global problem. Such infections may lead to acute or chronic diseases. Chlamydia trachomatis is a dangerous and widespread pathogenicity factor that is not sensitive to conventional drugs and has no obvious symptoms. Protein CPAF is leading factor of pathogenesis. This protein inhibits the signaling pathways of host cell and supports long survival of the pathogen in the host cell. The goal of this work was to review general properties of the proteasome Chlamydia protein CPAF, its functions, and role in pathology. The role of protein CPAF in the anti-chlamydia immune reaction is discussed. The prospects of the development of promising anti-chlamydia vaccine, as well as new effective anti-chlamydia drugs are also discussed.
Key words: proteasome protein CPAF, anti-chlamydia vaccine
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014 УДК '575.17.08
И.Н. Филиппова, А.В. Хрунин, С.А. Лимборская
анализ делеции гена GSTM1 в контексте гаплотипического разнообразия геномного кластера gstm в трех русских популяциях
ФГБУ Институт молекулярной генетики РАН, 123182, Москва, Россия
Во многих популяциях человека от 16 до 60% индивидуумов являются гомозиготами по делеции гена глутатион-Б-трансферазы М1. В настоящей работе нами проведена оценка взаимосвязи делеции гена ОБТМ1 и генетического разнообразия кластера ОБТМ, в составе которого находится данный ген, в трех русских популяциях. Исследование основывалось на сравнении частот встречаемости гаплотипов, составленных из однонуклеотидных полиморфизмов в трех популяциях русского населения, где были выделены 2 группы индивидуумов по наличию делеции. В 1-й группе ген О$ТМ1 отсутствовал вовсе, во второй - имелся хотя бы один его функциональный вариант. Анализ частот встречаемости гаплотипов в выделенных группах не выявил специфики в их распределении ни внутри изучаемых популяций, ни между ними.
Ключевые слова: GSTM; делеционный полиморфизм; га-плотипическое разнообразие.
Система генов ОБТМ кодирует серию ферментов глутатион-Б-трансфераз, относящихся к мю-классу, обладающих способностью катализировать присоединение трипептида глутатиона к электрофильному центру разнообразных соединений, что приводит к потере токсичности и образованию более гидрофильных продуктов [1, 2].
В отличие от других систем GST в GSTM наряду с небольшими по размеру полиморфизмами, имеется протяженная делеция, удаляющая из хромосомы один из генов - GSTM1. Встречаемость такой делеции в популяциях достаточна высока: применительно к европеоидам, до половины населения являются гомозиготами по делеции гена GSTM1 [3-5].
В настоящей работе нами проведено исследование гаплотипического разнообразия в регионе, в котором находятся гены GSTM, включая в том числе GSTM1. Кластер генов GSTM располагается на коротком плече 1-й хромосомы (1p13.3), охватывая регион протяженностью около 85 т.п.н. Есть данные, что возникновение делеции гена GSTM1 связано с существованием с двух сторон от него высокогомологичных повторяющихся участков, рекомбинация которых и приводит к утрате гена [6]. Однако неясно, могут ли соседние геномные регионы благоприятствовать или, напротив, препятствовать данному рекомбинационному событию. Для выяснения этого нами проанализированы данные результатов
