Zytotoxisches Protein der Seeanemone

In der Molekularbiologie sind die zytotoxischen Proteine ​​der Seeanemonen letale, porenbildende Proteine , die unter dem Sammelbegriff Actinoporine bekannt sind – eine Unterklasse der Cytolysine . Es gibt verschiedene Gruppen von Cytolysinen, die sich in ihrer Struktur und Funktion unterscheiden. ^{[ 1 ]} Dieser Eintrag beschreibt die größte Gruppe, die 20 kDa großen, stark basischen Peptide. Diese Cytolysine bilden kationenselektive Poren in Sphingomyelin-haltigen Membranen . Beispiele hierfür sind Equinatoxine (aus Actinia equina), Sticholysine (aus Stichodactyla helianthus), Magnificalysine (aus Heteractis magnifica) und Tenebrosine (aus Actinia tenebrosa), die porenbildende, hämolytische, zytotoxische und herzstimulierende Eigenschaften aufweisen.

Cytolysine nehmen eine stabile , lösliche Struktur an, die bei Kontakt mit einer Membran eine Konformationsänderung erfährt. Dies führt zu einer aktiven, membrangebundenen Form, die sich spontan in die Membran einlagert . Sie oligomerisieren häufig auf der Membranoberfläche , bevor sie die Lipiddoppelschicht punktieren und so die Zelllyse auslösen . Die 20 kDa großen Cytolysine der Seeanemone benötigen für die Bindung eine Phosphocholin-Lipidkopfgruppe; Sphingomyelin ist jedoch erforderlich, damit das Toxin die Membranpermeabilität erhöht . ^{[ 2 ]} Die Kristallstrukturen von Equinatoxin II ^{[ 3 ]} und Sticholysin II ^{[ 4 ]} zeigten beide ein kompaktes Beta-Sandwich aus zehn Strängen in zwei Faltblättern , die beidseitig von zwei kurzen Alpha-Helices flankiert werden. Diese Topologie ähnelt der von Osmotin. Es wird angenommen, dass sich die Beta-Sandwich-Struktur an die Membran anlagert, während eine dreigängige Alpha-Helix, die auf der Oberfläche des Beta-Faltblatts liegt, an der Bildung von Membranporen beteiligt sein könnte , möglicherweise durch das Eindringen der Helix in die Membran .

Actinoporine sind kleine (~20 kDa) porenbildende Proteine, die von Seeanemonen produziert werden. ^{[ 5 ]} Ihre Struktur besteht aus einem β-Sandwich-Kern, der von zwei α-Helices flankiert wird. Eine dieser α-Helices, die sich am N-Terminus befindet, ist in Lösung flexibel und spielt eine entscheidende Rolle bei der Membraninsertion während der Porenbildung. Die Gesamtstruktur ist unter den Actinoporinen hochgradig konserviert und entscheidend für ihre Fähigkeit, mit Lipidmembranen zu interagieren. ^{[ 4 ]}

Actinoporine entfalten ihre zytolytische Aktivität durch die Erkennung von Sphingomyelin-reichen Membranen. Nach der Bindung lagert sich die flexible N-terminale α-Helix in die Lipiddoppelschicht der Membran ein. ^{[ 5 ]} Diese Einlagerung initiiert die Oligomerisierung mehrerer Actinoporin-Moleküle, wodurch ein selektiv für Kationen permeabler Kanal entsteht. Das daraus resultierende osmotische Ungleichgewicht verursacht Zellschwellung und -lyse. ^{[ 6 ]}

Viele Seeanemonenarten produzieren durch Genduplikation und Diversifizierung mehrere Actinoporin-Isoformen. Diese Isoformen unterscheiden sich oft geringfügig in ihren Aminosäuresequenzen, was ihre Porenbildungsfähigkeit und zytolytische Aktivität beeinflussen kann. ^{[ 6 ]} Beispielsweise produzieren Arten wie Actinia equina , Heteractis crispa und Stichodactyla helianthus mehrere unterschiedliche Actinoporine mit verschiedenen biochemischen Eigenschaften. ^{[ 6 ]}