Autolisina

autolisinas son enzimas líticas endógenas que descomponen los componentes de peptidoglicano de las células biológicas, lo que permite la separación de las células hijas tras la división celular. Están involucrados en el crecimiento celular, el metabolismo de la pared celular, la división y separación celular, así como en la renovación de peptidoglicanos y tienen funciones similares a las lisozimas.

La autolisina se forma a partir del gen precursor, Atl. Las amidasas (EC 3.5.1.28), la gametolisina (EC 3.4.24.38) y la glucosaminidasa se consideran tipos de autolisinas.

Función y mecanismos

Peptidoglycan Muro celular y sus péptidos enlazados

Las autolisinas existen en todas las bacterias que contienen peptidoglicano y se consideran potencialmente enzimas letales cuando no se controlan. Se dirigen a los enlaces glucosídicos, así como a los péptidos entrecruzados de la matriz de peptidoglucano. La matriz de peptidoglicano funciona para la estabilidad de la pared celular para proteger de los cambios de turgencia y lleva a cabo la función de defensa inmunológica. Estas enzimas descomponen la matriz de peptidoglicano en pequeñas secciones para permitir la biosíntesis de peptidoglicano. Las autolisinas descomponen el peptidoglicano antiguo, lo que permite la formación de peptidoglicano más nuevo para el crecimiento y la elongación de las células. Esto se llama renovación de la pared celular. Las autolisinas hacen esto al hidrolizar el enlace glucosídico β-(1,4) de la pared celular de peptidoglucano y el enlace entre los residuos de N-acetilmuramoilo y los residuos de L-aminoácido de ciertos glucopéptidos de la pared celular. Esta enzima cataliza la siguiente reacción química:

Cleavage of the proline- and hydroxyproline-rich proteins of the Chlamydomonas pared celular; también azocaseina, gelatina y Leu-Trp-Met-Arg-Phe-Ala

Esta glicoproteína está presente en los gametos de Chlamydomonas reinhardtii.

Las bacterias Gram-positivas regulan las autolisinas con moléculas de ácido teicoico unidas al tetrapéptido de la matriz de peptidoglicano.

Los antibióticos complestatina y corbomicina evitan que la autolisina remodele la pared celular al unirse al peptidoglicano, lo que detiene el crecimiento bacteriano. Los enlaces amida entre el péptido madre y el resto lactilo del residuo de muramoílo son escindidos por N-acetilmuramoil-l-alanina amidasas y participan en la separación celular y la disociación del tabique celular. Hay 5 tipos de autolisinas que contribuyen a la separación celular de las células hijas, LytC, LytD, LytE y LytF.

En un estudio realizado con ratones, los que fueron inmunizados con autolisina pudieron sobrevivir más tiempo que los ratones infectados. Este estudio pudo respaldar como evidencia la contribución de la autolisina en la virulencia y el potencial del antígeno vacunal.

Lisis de la célula madre

LytC y CwlC son dos amidasas de la familia LytC que hidrolizan el peptidoglicano de la pared celular madre para permitir la liberación de la endospora madura. CwlC se encuentra directamente en la pared celular madre.

Motilidad

La expresión conjunta de los genes lytC, lytD y lytF conduce a la motilidad flagelar y está controlada por la actividad del factor sigma de quimiotaxis, σ^D. La actividad de este factor sigma alcanza su punto máximo al comienzo de la fase estacionaria.

Letalidad potencial

Las autolisinas son producidas naturalmente por bacterias que contienen peptidoglicano, pero cantidades excesivas degradarán la matriz de peptidoglicano y harán que la célula reviente debido a la presión osmótica. Estudios previos han encontrado que los subproductos de la autolisina durante la ruptura de la pared celular son altamente inmunogénicos. Cuando se observó en la bacteria, Bacillus subtilis, se encontraron cantidades potencialmente letales de autolisina en las paredes celulares. En Streptococcus pneumoniae se encontró que la N-acetilmuramoil-l-alanina amidasa, una autolisina de la pared celular, podría ayudar en la patogenia debido a su capacidad para romper la pared o lisar una porción de los neumococos invasores y liberar toxinas potencialmente letales en la célula. Los investigadores estudiaron la función, la estructura y la capacidad de clonación de Escherichia coli y también determinaron su secuencia de nucleótidos.

Familias

Familia de amidasas LytC

LytC

Tanto LytC como LytD se consideran dos autolisinas principales que contribuyen al crecimiento de la pared celular vegetativa y representan el 95 % de la actividad autolítica en B. subtilis. LytC se encuentra en la pared celular. Se descubrió que LytB, una no autolisina, aumenta la actividad de LytC. LytC y LytA interactúan y funcionan juntas para la lisis y la muerte celular.

CwlC

CwlC se encuentra en la pared celular madre y funciona para la lisis de la pared celular madre. CwlC no tiene una secuencia señal pero participa en la esporulación tardía y está presente en la pared celular. Se encontró en B. subtilis que CwlC es capaz de hidrolizar tanto las paredes celulares vegetativas como el peptidoglicano de esporas.

Familia de glucosaminidasas LytD

Esta familia de autolisina consta únicamente de LytD. Funciones de LytD para el crecimiento vegetativo. La actividad autolítica se encuentra dentro de la región C-terminal con un dominio catalítico homólogo al dominio glucosaminidasa. LytD se encuentra en la pared celular. Se estudió la actividad de LytD en B. subtilis y se encontró actividad de glucosaminidasa en hebras de glicano maduras debido a la presencia de MurNAc en los extremos no reductores.