133-140 Asli Cakar - Hacettepe Ãniversitesi TÄ±p FakÃ¼ltesi

More documents

Recommendations

Info

Çakar ve Özkuyumcu intoksikasyonda yaklaşık bir aydır. İyileşme süreçleri arasındaki bu farkın nedenine yönelik çeşitli yaklaşımlar bulunmakla birlikte, iki yaklaşım ön plana çıkmaktadır. BoNT/A ve BoNT/E ile meydana gelen ekzositoz inhibisyon sürelerinin farklı olmasının nedenlerinden biri toksinin hücre içindeki lokalizasyonu ile ilgili olabilir. Botulinum A ve E toksinleri nöronal hücrelerde farklı bölgelerde bulunur. En uzun etki süresine sahip olan A toksininin LC’si plazma membranında, daha az süre etki gösteren E toksininin LC’si ise sitoplazmada lokalizedir. Olası bir açıklama; BoNT/A toksinin LC’sinin hücre içindeki lokalizasyonunun plazma membranında olması, nöronal hücrelerde var olan normal degredatif yolaktan kaçabilmesine neden olur [39]. Ancak bu farklılığın daha önemli bir nedeni bulunmaktadır. Botulinum A toksini tarafından kesilen SNAP-25, syntaxin ile heterodimer oluşturabildiği gibi SNARE kompleks oluşumunu da engellemez. Ancak oluşan bu kompleks fonksiyonel değildir. Ayrıca, hasarlı SNAP-25’in kompleks içinde olması hücre temizleme mekanizmaları tarafından ortamdan uzaklaştırılmasına engel olmaktadır. Diğer taraftan E toksini ile kesilen 26 aminoasitlik bölge nedeniyle hasara uğramış SNAP-25 syntaxin ile heterodimer oluşturamadığı gibi SNARE kompleks formasyonunda da yer alamaz. Savunmasız kalan hasarlı SNAP-25 hücrenin temizleme mekanizmalarıyla bölgeden uzaklaştırılır ve yerine yeni sentezlenen SNAP-25 gelir. BoNT/A ve BoNT/E intoksikasyonu sonucunda iyileşme sürelerindeki farklılığın en önemli nedeni olarak bu mekanizma düşünülmektedir [40-42]. SNARE proteinler ve diğer mikroorganizma etkileşimleri SNARE proteinler ile mikroorganizma ilişkisi üzerine yapılan çalışmaların büyük bir çoğunluğu Clostridium toksinleri ile ilgili olmakla birlikte son yıllarda diğer mikroorganizmalar ile SNARE protein arasındaki etkileşimi araştıran çalışmalar yayınlanmaya başlamıştır. SNARE proteinler ile mikroorganizma ilişkisi incelendiği zaman doğal olarak hücre içi yerleşim gösteren mikroorganizmalar akla gelmektedir. Hücre içi patojen mikroorganizmalar infekte ettikleri konak hücresinde mevcudiyetlerini sürdürebilmek için hücrenin degredatif enzimlerinden korunmak zorunda olduğu gibi bir taraftan da çoğalmak ve hücre içinde yaşamlarını sürdürebilmek için konak hücrenin bazı kompartımanlarıyla füzyona girerek kendileri için gerekli olan madde alışverişini yapmak zorundadır. Bu amaçla hücre içi patojenlerde bazı ökaryotik hücre kompartımanlarıyla füzyonu engelleyecek, bazılarıyla ise füzyona girebilecek SNARE benzeri proteinlerin bulunduğu saptanmıştır. Ökaryotik hücrelerde zorunlu hücre içi patojenlerinden biri olan Chlamydia, plazma membranının invajinasyonu sonucunda oluşan inklüzyon içinde üremesine devam ederken bazı konak hücre kompartımanlarıyla füzyonu gerçekleştirken, bazılarıyla ise füzyonu engelleyerek kendini konak hücrenin degredatif fonksiyonundan korur. İnklüzyon membranında Chlamydia’nın sentez ettiği IncA proteini bulunmaktadır. Vakuoler membran proteini olan IncA proteinleri SNARE proteinler ile etkileşime girmek için önemli bir aday olarak karşımıza çıkmaktadır. IncA proteini Chlamydia’nın farklı türleri arasında düşük benzerliğe sahiptir. Ancak bu düşük benzerliğin aksine tüm IncA proteinlerinde SNARE proteinlerinde olduğu gibi tekrarlayan ve yüksek düzeyde korunmuş bir motif bulunmaktadır. Bu motifin merkezinde glutamin aminoasidi yer almaktadır. Bu nedenle IncA proteini bir tür Q-SNARE olarak değerlendirilebilir ve veziküler membranda bulunan R-SNARE proteini ile kompleks oluşturduğu düşünülmektedir [43]. IncA proteininin N-terminal bölgesinde bulunan SNARE benzeri motif Chlamydia’nın içinde bulunduğu inklüzyon cisimciğinin endozomal ve lizozomal kompartımanlarla füzyonunu engeller [44]. Diğer taraftan Chlamydia hücre içinde gelişebilmek ve üreyebilmek için ekstra lipide ihtiyaç duymaktadır. Lipid kaynaklarından biri golgi cisimciğinde sentezlenen spingomiyelin, diğeri de kolesteroldür. IncA proteini oluşturduğu trimer ile golgi cisimciğinde bulunan ve R-SNARE özelliğine sahip VAMP 3 veya 7 ile kompleks oluşturarak füzyona girer ve sentezlenen spingomiyelinin ve kolesterolün inklüzyona geçmesine neden olur [45]. Benzer mekanizmaları kullanarak infekte ettiği konak hücresinde üremeye devam ederken, konak hücrenin degredatif enzimlerinden korunabilen diğer bir hücre içi patojen Legionella’dır. Chlamydia ile benzer şekilde Legionella pneumophila vakuolleri de lizozomal füzyondan kaçarken mitokondri ve endoplazmik retikulum gibi hücrenin diğer kompartımanlarıyla füzyona girebilir. L. pneumophila’da tanımlanmış pek çok SNARE benzeri protein bulunmaktadır. Bu proteinlerden “Legionella ökaryotik gen benzeri (Leg)” ailesinden LegC7, LegC2 ve LegC3 proteinleri Dot/Icm sekresyon sistemiyle bakterinin sitozolünden bakterinin içinde bulunduğu vakuol yüzeyine taşınır. Bu proteinler SNARE proteinler gibi kompleks oluşturabilmekte ve Legionella’nın içinde bulunduğu vakuolün endolizozomal füzyonuna engel olmaktadır [46]. SNARE proteinleriyle etkileşim sadece bakterilere ait bir özellik değildir. Bugünkü bilgilerimiz ışığında bazı virüslerin de SNARE proteinler ile ilişkide oldukları ya da konak hücre membranı ile füzyona girebilmek için SNARE proteinleri taklit ettikleri bilinmektedir. 138 H ACETTEPE T IP D ERG‹S‹
SNARE proteinler ve mikroorganizma iliflkisi Zarflı virüsler konak hücre membranı ile füzyona girerek viral genomu konak hücreye transfer eder. Zarflı virüslerde bulunan glikoproteinler konak hücre ile füzyonu sağlayan peptidlerdir. Bu peptidlerde SNARE proteinlere benzer şekilde C-terminal bölge virüs membranında bulunmaktadır. Zarf glikoproteinlerini füzyon peptidleri olarak kullanan virüsler arasında ortomiksovirüslerden influenza ve parainfluenza, filovirüslerden ebola ve retrovirüslerden insan immünyetmezlik virüsü (HIV) sayılabilir. Bu virüslerde bulunan zarf glikoproteinleri füzyon öncesi proteolitik kırılmaya uğrar. Bu kırılma sonucu influenza virüsünde HA1 ve HA2, parainfluenza virüsünde F2 ve F1, Ebola’da GP1 ve GP2, HIV’da gp120 ve gp41 adı verilen peptidler oluşur. Glikopeptidlerin konak hücre membranında reseptörlerine tutunmalarını takiben virüs membranı ve konak hücre membranı birbirine yaklaşır. Füzyon peptidleri olarak adlandırılan HA2, F1, GP2 ve gp41 proteinleri füzyon sırasında, tıpkı SNARE proteinler gibi N-terminal bölgeden başlayarak birbirleri üzerine kıvrılarak sıkı bir sarmal oluşturarak konak hücre membranında bulunan reseptörleriyle kompleks bir yapı oluşturur. Bu kompleks yapı SNARE proteinlerde gördüğümüz gibi membrana paralel uzanmaktadır. Daha önce de belirtildiği gibi bu organizasyon füzyon reaksiyonunda lipid tabakaların birbirine yakınlaşması için önem taşımaktadır [47,48]. Zarfsız virüslerin hücrede infeksiyon oluşturma yolu; hücreye bağlanıp endositoz ile hücre içine alındıktan sonra hedef organele gitmesidir. Virüslerin endositoz sırasındaki primer amacı viral kapsidin soyulacağı uygun bir bölgeye gitmek ve kapsid soyulmasını takiben açığa çıkan viral DNA’nın çekirdeğe ulaşmasıdır. Son yıllarda virionların endoplazmik retikuluma doğru hareket ettiği ve soyulmanın burada gerçekleştiği saptanmıştır. Syntaxin 18, endoplazmik retikulumda bulunan ve vezikülleri endoplazmik retikuluma ya da endoplazmik retikulumdan dışarı doğru yönlendiren bir SNARE proteinidir. Syntaxin 18’in hangi proteinler ile kompleks oluşturduğu henüz bilinmemektedir. Zarfsız bir virüs olup, kütanöz ve genital sistemde çeşitli lezyonlara yol açan papillomavirüslerde L1 ve L2 olmak üzere iki kapsid proteini bulunmaktadır. Viral infeksiyon için gerekli olan L2 proteininde 41-44. aminoasitler arasında korunmuş bir bölge bulunmaktadır. Bu bölgeden yoksun mutantlar infeksiyon oluşturamadıkları gibi, papillomavirüs ile gelişen infeksiyonun bu aminoasitlere karşı geliştirilen antikorlarla nötralize olduğu belirlenmiştir. Korunmuş olan bu dizi papillomavirüslerin tüm genotiplerinde bulunmaktadır [49]. Papillomavirüs virionunu endoplazmik retikuluma yönlendiren minör kapsid proteini olan L2’dir. L2 proteini ile syntaxin 18 arasındaki etkileşimin virüsün hücre çekirdeğine taşınmasında rolü olduğu düşünülmektedir. Elektron mikroskobik görüntüler sonucunda, minör kapsid proteini olan L2’nin syntaxin 18 ile etkileşime girerek virüsün endoplazmik retikuluma geçmesini sağladığı ve virionun endoplazmik veziküle ulaşması engellendiğinde infeksiyonun gelişmediği saptanmıştır [50]. Bazı mikroorganizmalarda SNARE benzeri proteinlerin bulunduğunun ya da etkilerini SNARE proteinler üzerinde gösterdiklerinin anlaşılması konak-mikroorganizma etkileşiminin çözümlenmesi konusunda büyük bir adım teşkil etmektedir. SNARE benzeri proteinler hakkında bilgi sahibi olmamız patogenez konusunda karanlıkta kalan kısımların açığa çıkmasına faydalı olacaktır. Patojenin hayatta kalabilmesi için SNARE benzeri proteinlere ihtiyaç duyuyor olması bu mikroorganizmaların eradikasyonunda ortak bir hedef belirlememize yardımcı olmaktadır. Terapötik ajan geliştirilmesinde hedef seçilecek SNARE benzeri proteinler, mikroorganizmanın konak hücre içinde savunmasız kalmasına neden olarak mikroorganizmayı fagozomal temizlemeye duyarlı kılabilir. Dolayısıyla SNARE benzeri proteinlerin ayrıntılı olarak araştırılması terapötik hedef seçiminde yol gösterici olacaktır. Kaynaklar 1. Shukla A, Berglund L, Nielsen LP, Nielsen S, Hoffmann HJ. Regulated exocytosis in immune function: are SNARE-proteins involved? Respiratory Medicine 2001; 95:773-80. 2. Martens S, McMahon HT. Mechanisms of membrane fusion: disparate players and common principles. Nature Rev 2008; 9:543-56. 3. Weimer RM, Jorgensen EM. Controversies in synaptic vesicle exocytosis. J Cell Science 2003; 116:3661-6. 4. Ungar D, Hughson FM. SNARE protein structure and function. Annu Rev Cell Dev Biol 2003; 19:493-517. 5. Duman JG, Forte JG. What is the role of SNARE proteins in membrane fusion? Am J Physiol Cell Physiol 2003; 285:237-49. 6. Mayer A. Membrane fusion in eukaryotic cells. Annu Rev Cell Dev Biol 2002; 18:289-314. 7. Südhof TC, Rothman JE. Membrane fusion: grappling with SNARE and SM proteins. Science 2009; 323:474-7. 8. Sorensen J. SNARE complexes prepare for membrane fusion. Trends in Neurosciences 2005; 28:453-5. 9. Jarousse N, Kelly R. Endocytotic mechanisms in synapses. Cur Opin in Cell Biol 2001; 13:461-9. 10. Montecucco C, Schiavo G, Pantano S. SNARE complexes and neuroexocytosis: how many, how close? Trends in Biochemical Sciences 2005; 30:367-72. 11. Zhang F, Chen Y, Su Z, Shin YK. SNARE assembly and membrane fusion, a kinetic analysis. J Biol Chem 2004; 279:38668-72. 12. Rizzoli S, Jahn R. Kiss-and-run, collapse and “readily retrievable” vesicles. Traffic 2007; 8:1137-44. Cilt 42 • Say› 3 • 2011 139
Page 1 and 2: DERLEME REVIEW Hacettepe T›p Derg
Page 3 and 4: SNARE proteinler ve mikroorganizma
Page 5: SNARE proteinler ve mikroorganizma

133-140 Asli Cakar - Hacettepe Ãniversitesi TÄ±p FakÃ¼ltesi

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

133-140 Asli Cakar - Hacettepe Ãniversitesi TÄ±p FakÃ¼ltesi