Sekretsioon

Allikas: Vikipeedia
Disambig gray.svg  See artikkel räägib elusorganismides aset leidvast protsessist; mõiste kohta geoloogias vaata Sekretsioon (geoloogia).

Sekretsioon ehk nõristus on keemiliste ainete või nende substraatide viimistlemine ja vabastamine rakust või näärmetest.[1]

Bakterites tähendab sekretsioon efektormolekulide transporti rakkudest väliskeskkonda. Sellisteks molekulideks võivad olla näiteks valgud, ensüümid ja toksiinid. Sellega täidab sekretsioon väga tähtsat rolli bakterite elutegevuse toetamisel, võimaldades neil oma loomulikus keskkonnas ellu jääda.

Eukarüootsetes organismides on sekretsioon väga vajalik kogu organismi funktsioneerimiseks. Sekreeti toodetakse inimeses peamiselt seedetraktis, kopsudes ja rasunäärmetes. Nendes sekreeteeritakse organismi palju erinevaid lagundavaid ensüüme, maomahla, rasu ja kehamahlu, ilma milleta ei suudaks organism toimida täielikult.

Sekretsioon eukarüootsetes rakkudes[muuda | redigeeri lähteteksti]

Eukarüootsetes rakkudes, ka inimese omades, on sekretsiooniprotsess hästi arenenud. Sünteesitud sekretoorsed valgud suunatakse endoplasmaatilise retiikulumi luumenisse, kus nad glükosüleeritakse ning kus molekulaarsed chaperon´id valgud kokku pakivad. Valesti kokkupakitud valgud viiakse tagasi tsütosooli, kus proteasoomid nad ära lõhuvad. Vesiikulid, mis sisaldavad õigesti kokkupakitud valke, sisenevad Golgi kompleksi, kus glükosüleeritud valkude konformatsioon muutub. Golgi kompleksis toimuvad edasised transpordijärgsed muudatused, sealhulgas ka valkude sortimine ja pakkimine. Valgud viiakse seejärel sekretoorsetesse vesiikulitesse, mis liiguvad mööda tsütoskeletti raku seinani. Sekretoorsetes vesiikulites toimuvad veel mõned muudatused (näiteks insuliini muutumine proinsuliiniks). Lõpuks ühinevad vesiikulid raku membraaniga ning valgud viiakse rakust välja.

Sekretsioon gramnegatiivsetes bakterites[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sekretsioon ei ole omane ainult eukarüootidele, vaid ka bakteritele ja arhedele. ATP seostusvalgud (ABC) on iseloomulikud kõigile kolmele domeenile. Üldine sekretsioonimehhanism ehk Sec-süsteem moodustab Sec Y-E-G kompleksi. Sec-translookoni abil viiakse mõned sekreteeritavad valgud läbi tsütoplasma membraani rakust välja. Need valgud vajavad selleks N-terminaalset signaali. Teised valgud viiakse läbi tsütoplasma membraani twin-arginine translocation pathway ehk Tat-raja abil. Gram-negatiivsetel bakteritel on kaks membraani, mis teeb sekretsioonisüsteemide ehitused keeruliseks. Gramnegatiivsetes bakterites on vähemalt kuus erinevat spetsialiseeritud sekretsiooni süsteemi. Paljud neist on eriti tähtsad patogeensetele bakteritele. [2]

I tüüpi sekretsioonisüsteem (T1SS või TOSS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

T1SS.svg

Esimest tüüpi sekretsioonisüsteem on sarnane ABC transporterile, kuid sellel on veel mitmeid teisi valke, mis koos ABC transporteriga moodustavad pideva kanali. Need kanalid läbivad gramnegatiivse bakteri sisemist ja välimist membraani. See on lihtne süsteem, mis koosneb vaid kolmest subühikust: välismembraanis paiknevast kanalist (OMP), sisemembraanil paiknevast ABC transporterist ja periplasmas paiknevast valgust (MFP). Esimest tüüpi sekretsioonisüsteem transpordib mitmeid molekule, nii ioone, ravimeid kui ka varieeruvas suuruses valke (20–900 kDa). Molekulid, mida sekreteeritakse, võivad olla väga erinevas suuruses. Näiteks võib tuua Escherichia coli valgu kolitsiin V, mis on 10 kDa suurune. Kõige suurem valk, mida sekreteeritakse I tüüpi sekretsioonisüsteemis on Pseudomonas fluorescens´i proteiin Lap A, mis on 900 kDa suurune. Kõige paremini on kirjeldatud RTX toksiinide ja lipaaside sekretsioonid. Esimest tüüpi sekretsioonisüsteem suudab eksportida ka mittevalgulisi substraate, näiteks tsüklilisi β-glükaane ja polüsahhariide. [3]

T2SS.svg

II tüüpi sekretsioonisüsteem (T2SS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Seda süsteemi võib nimetada ka sec-sõltuva sekretsioonitee põhiharuks. Valk transporditakse periplasmasse üldise sekretsiooni kaudu, kuid see, kuidas valk periplasmast välja saab, sõltub valgust, mis asub välismembraani spetsiifilises süsteemis. Periplasmast lähevad valgud läbi välimise membraani multimeerse kompleksi (12–14 subühikut), kus valke täiendatakse. Lisaks sekretsiooni proteiinidele moodustavad täieliku sekretsioonisüsteemi veel 10–15 sisemise ja välimise membraani proteiini, millest paljude kindel funktsioon on teadmata. Teist tüüpi sekretsioonisüsteemi kaudu saab toksiine rakust välja saata, seda sekretsiooniteed kasutab näiteks Vibrio cholerae koolera toksiini transpordiks. Teist tüüpi sekretsioonisüsteem on eriline selle poolest, et see süsteem viib juba eelnevalt periplasmas kokkupakitud valgud rakust välja. [3]

III tüüpi sekretsioonisüsteem (T3SS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

T3SS.svg

Kolmandat tüüpi sekretsioonisüsteem on välimuselt süstlasarnase struktuuriga. See on nagu molekulaarne süstal, millega bakterid (nt kindlat tüüpi Salmonella, Shigella, Yersinia, Vibrio) saavad valke süstida eukarüootsetesse rakkudesse. Madal Ca2+ kontsentratsioon tsütosoolis avab värava, mis reguleerib III tüüpi sekretsioonisüsteemi. Üks selline mehhanism, mis suudab märgata madalat kaltsiumikontsentratsiooni, on kirjeldatud IcrV (Low Calcium Responce) Yersinia pestis´e antigeenis, mis tunneb ära madala kaltsiumikontsentratsiooni ning kutsub esile T3SS kasutamist. Seda sekretsioonisüsteemi kasutavad tavaliselt patogeenid toksiinide või aktiivsete valkude transpordiks peremeesrakku. [3]

T4SS.svg

IV tüüpi sekretsioonisüsteem (T4SS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

See sekretsioonisüsteem on sarnane konjugatsioonisüsteemile bakterites. See on võimeline transportima nii DNA-d kui ka valke ühest rakust teise. See avastati Agrobacterium tumefaciens´es, mis kasutab seda süsteemi oma DNA viimiseks taimeraku, mis omakorda põhjustab mõjutatud piirkonda kasvaja tekkimist. Helicobacter pylori kasutab seda tüüpi sekretsioonisüsteemi CagA valgu transpordiks imetajarakkudesse. [4] Neljandat tüüpi sekretsioonisüsteem on üldine mehhanism, mille abil bakterite rakud sekreteerivad või haaravad makromolekule. Selle kindel mehhanism on veel teadmata. T4SS on kodeeritud gramnegatiivsetes bakterites konjugatsiooni elemendina. T4SS on 11–13 valgust koosnev kanal, mille läbi saavad DNA ja proteiinid minna doonorraku tsütoplasmast retsipient-rakku. [5]

V tüüpi sekretsioonisüsteem (T5SS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

T5SS.svg

T5SS kutsutakse veel ka autotransporter-süsteemiks. [6] Nagu teist tüüpi sekretsioonisüsteem, kasutavad ka need valgud Sec-sõltuvat süsteemi, et liikuda läbi sisemembraani, millele järgneb N-terminaalse signaaljärjestuse eemaldamine. Teatud ekstratsellulaarsed valgud vahendavad iseenda transporti üle välismembraani. Periplasmasse jõudes seonduvad need valgud välismembraanile ja moodustavad iseendale poorid. Valgu C-terminusel on võime moodustada poore, mis lasevad väliskeskkonda jõuda ülejäänud valgul, mis lõigatakse moodustunud poori küljest lahti. Kõige tavalisem näide autotransporteri kohta, mis kasutab seda sekretsioonisüsteemi, on Trimeric Autotransporter Adhesins. [7]

VI tüüpi sekretsioonisüsteem (T6SS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuuendat tüüpi sekretsioonisüsteem avastati kahes bakteri patogeenis Vibrio cholerae ja Pseudomonas aeruginosa 2006. aastal John Mekalanose grupis Harvardi meditsiinikoolis.[8][9] Sellest ajast alates on VI tüüpi sekretsioonisüsteemi leitud neljandikust kõikidest proteobakteriaalsetest genoomidest, ka loomade, taimede ja inimeste patogeenidest, lisaks veel mulla ja ka mere bakteritest.[10][11] Varasemad uuringud T6SS kohta olid keskendunud selle rollile patogeneesi kõrgemates organismides. Nüüd on näidatud, et T6SS suudab kaitsta lihtsamate eukarüootide vastu ning olla suhtlusvahendiks mikroobide vahel. [12][13] Kuuendat tüüpi sekretsioonisüsteemi geeniklastrid sisaldavad 15 kuni 20 geeni. Struktuursed analüüsid nende ja teiste valkude kohta selles süsteemis näitasid suurt sarnasust T4 faagi sabaga ja ka nende tegevus sarnaneb faagiga nakatamisele. Paljud patogeenid kasutavad seda peremeesrakkude ründamiseks, kuid olulisemat rolli mängib see mikroobirakkude vahelisel suhtlemisel. [14]

Sekretsioon grampositiivsetes bakterites[muuda | redigeeri lähteteksti]

Valgud, millel on korralik N-teminaalne signaal, sünteesitakse tsütoplasmasse ja suunatakse seejärel otse spetsiifilisse valgu transpordi rajasse. Valkude liikumisel läbi tsütoplasmaatilise membraani või kohe pärast seda, valk töödeldakse ja volditakse kokku tema aktiivsesse vormi. Ümberpaigutatud valku hoitakse kas tsütoplasmaatilises rakupooles või viiakse keskkonda. Signaalipeptiidid, mis viivad valgud membraani, määravad ära transpordiraja eripära. Need signaalipeptiidid on klassifitseeritud vastavalt transpordirajale, kuhu nad valke suunavad. Enamik eksporditud valke on viidud tsütoplasmast periplasmasse üldise sekretsiooni mehhanismi ehk sec-sõltuva mehhanismi vahendusel. Kõige tuntumatel virulentsuse faktoritel, mida sekreteerivad grampositiivsed bakterid, on tüüpiline N-terminaalne signaalipeptiid, mis võimaldab neid viia üldisesse sekretsioonimehhanismi. Valgud, mida transporditakse mööda Sec-süsteemi, viiakse läbi tsütoplasma membraani mittevolditud kujul. Nende muutmine ja kokkuvoltimine toimub raku seinas.[2]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. (2012) "Neuronal porosome proteome: Molecular dynamics and architecture". Journal of Proteomics 75 (13): 3952–62. doi:10.1016/j.jprot.2012.05.017. PMID 22659300. 
  2. 2,0 2,1 (2009) Bacterial Secreted Proteins: Secretory Mechanisms and Role in Pathogenesis. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-42-4. 
  3. 3,0 3,1 3,2 Salyers, A. A. & Whitt, D. D. (2002). Bacterial Pathogenesis: A Molecular Approach, 2nd ed., Washington, D.C.: ASM Press. ISBN 1-55581-171-X
  4. (2005) "Helicobacter pylori CagA: A new paradigm for bacterial carcinogenesis". Cancer Science 96 (12): 835–43. doi:10.1111/j.1349-7006.2005.00130.x. PMID 16367902. 
  5. (2003) "F factor conjugation is a true type IV secretion system". FEMS Microbiology Letters 224 (1): 1–15. doi:10.1016/S0378-1097(03)00430-0. PMID 12855161. 
  6. (2005) "Protein secretion in the absence of ATP: The autotransporter, two-partner secretion and chaperone/usher pathways of Gram-negative bacteria (Review)". Molecular Membrane Biology 22 (1–2): 63–72. doi:10.1080/09687860500063290. PMID 16092525. 
  7. (2007) "Protein secretion systems and adhesins: The molecular armory of Gram-negative pathogens". International Journal of Medical Microbiology 297 (6): 401–15. doi:10.1016/j.ijmm.2007.03.017. PMID 17482513. 
  8. (2006) "Identification of a conserved bacterial protein secretion system in Vibrio cholerae using the Dictyostelium host model system". Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (5): 1528–33. doi:10.1073/pnas.0510322103. PMID 16432199. Bibcode2006PNAS..103.1528P. 
  9. (2006) "A Virulence Locus of Pseudomonas aeruginosa Encodes a Protein Secretion Apparatus". Science 312 (5779): 1526–30. doi:10.1126/science.1128393. PMID 16763151. Bibcode2006Sci...312.1526M. 
  10. (2008) "Type VI secretion: A beginner's guide". Current Opinion in Microbiology 11 (1): 3–8. doi:10.1016/j.mib.2008.01.006. PMID 18289922. 
  11. (2008) "The type VI secretion toolkit". EMBO reports 9 (8): 735–41. doi:10.1038/embor.2008.131. PMID 18617888. 
  12. (2010) "What is type VI secretion doing in all those bugs?". Trends in Microbiology 18 (12): 531–7. doi:10.1016/j.tim.2010.09.001. PMID 20961764. 
  13. (2013) "The type VI secretion system - A widespread and versatile cell targeting system". Research in Microbiology. doi:10.1016/j.resmic.2013.03.017. PMID 23542428. 
  14. (2012) "Structure and Regulation of the Type VI Secretion System". Annual Review of Microbiology 66: 453–472. doi:10.1146/annurev-micro-121809-151619. PMID 22746332.