溶血素は、原因は、赤血球や哺乳類膜の他のいくつかの自身の血液細胞の細胞内の細孔という小さなタンパク質です。それは一般的に病原性細菌によって合成されて排泄されます。
このタンパク質は、最も一般的な微生物毒素の1つであり、最もよく研究されています。場合によっては、細胞内部から出るチャネルの数が細胞溶解を引き起こすことさえあるため、溶血性貧血を引き起こす可能性があります。
溶血素の分子構造（出典：ジャワハールスワミナタンとヨーロッパバイオインフォマティクス研究所のMSDスタッフ、ウィキメディアコモンズ経由）
一般的に、溶血素は腸管の連鎖球菌種の典型的な毒素です。その機能は細菌が腸管の上皮の障壁を壊し、他の組織を植民地化するために血流を通って動くようにします。
溶血素が自然界で見られる最も一般的な形態は、そのα溶血素の形態です。このタンパク質は、ほとんどの大腸菌株および一部のクロストリジウム菌の最も重要な病原性因子の1つです。
ほとんどの尿路感染症は、溶血特性を持つα溶血素を産生する大腸菌株によって引き起こされます。
細菌株における溶血素とバクテリオシンの生産は他の種に対する競争メカニズムに関連しており、両方の毒素の生産は細菌のゲノム内の同じ遺伝的決定因子に依存しているようです。
特徴
溶血素は7つのサブユニットで構成され、それをコードする遺伝子には7つのプロモーターがあります。これらの7つのサブユニットは、標的細胞の原形質膜に挿入され、一緒になると、細胞の内部からの代謝産物が逃げるイオンチャネルを形成します。
溶血素は、細胞外カルシウム（Ca + 2）依存性の細胞毒素で、血流中の細胞の原形質膜に作用します。それが膜に作成する細孔も親水性であり、水が細胞内部に入り、溶解を引き起こす可能性があります。
溶血素はグラム陰性菌の典型的なタンパク質製品であり、それらはすべて2つの特性を共有します。
1-アミノ酸のグリシンとアスパラギン酸の繰り返しで構成される非常に小さなペプチド（ノナペプチド）の存在。溶血素のノナペプチドは、タンパク質の一次構造のC末端部分の近くにあります。
2-すべての溶血素は、細菌によってABCタイプのトランスポーター（ATP結合カセット）を介して細胞外環境に分泌されます。
溶血素の生産は通常、血液寒天培地での増殖を通じて細菌株で検出されます。テストでは、溶菌性ハローが観察されます。これは、細菌コロニー近くの赤血球の分解の産物です。
タイプ
溶血素にはいくつかの種類があり、これらは名前の最初にギリシャ文字で分類されています。最も研究されている一般的なのは、α、β、γ溶血素で、すべて黄色ブドウ球菌株によって産生されます。
溶血素の種類は、攻撃する細胞の範囲とタンパク質の一次構造によって分類されます。
α溶血素
このタンパク質は、Staphylococcus aureusとEscherichia coli株の典型です。好中球、赤血球、リンパ球、マクロファージ、成人および胚性線維芽細胞を攻撃します。それは、これらの細胞の原形質膜脂質の極性頭部と相互作用して、膜の内側に約5 ofの疎水性尾部を内在化します。
β溶血素
Staphylococcus aureusがα溶血素よりも少ない量で産生するβ溶血素は、主に赤血球を攻撃し、細胞膜のスフィンゴミエリンに富むドメインを介して専ら膜に入ります。
γ溶血素
黄色ブドウ球菌にも見られます。ヒトの多形核細胞、単球、マクロファージ、そしてまれに赤血球にさえ影響を与えるため、溶血性タンパク質とロイコトキシンとして同時に分類されています。
このタイプのγ溶血素は最も特徴付けが少ないものの1つであるため、その作用メカニズムの多くは不明であり、生体内での調査は行われていません。
アクションメカニズム
比較的明確に解明されている作用機序は、α溶血素の作用機序です。しかし、それらはすべて溶血性タンパク質であるため、ほとんどのプロセスはすべての溶血素に共通していると考えられています。
科学者は、細菌が溶血素を環境に分泌するためには、栄養素の少ない微小環境にある必要があることを示唆しています。したがって、これは、細胞が標的細胞を破壊して栄養素を獲得するきっかけとなるメカニズムです。
メカニズムは、細胞膜の結合、挿入、およびオリゴマー化の3つのステップで説明されています。
メンブレンボンド
溶血素は好中球インテグリンに結合できることがわかっており、赤血球ではこれらのタンパク質が細胞膜の糖タンパク質、ガングリオシド、グリコホリンなどのグリコシル化成分に結合することが示されています。
一部の著者は、メンブレン内の受容体の存在は溶血素の結合が起こるために必須ではないと示唆しています。いずれにせよ、タンパク質が細胞で再食べられるメカニズムはまだ正確にはわかっていません。
ブドウ球菌溶血素タンパク質によって形成された膜貫通孔（出典：寄託著者：ソング、L。、ホボー、M。、シュスタック、C。、チェリー、S。、ベイリー、H。、グー、JE;可視化著者：ユーザー：アストロジャンウィキメディア・コモンズ経由）
膜との相互作用は2つのステップで発生します。
-初期結合（可逆）：溶血素が膜のカルシウム結合ドメインに結合するとき。このステップは表面で発生し、静電放電の影響を非常に受けやすくなっています。
-不可逆的結合：膜の疎水性化合物間に物理的結合を形成するために、アミノ酸ドメインを標的細胞の原形質膜の外層の脂質成分と結合します。
毒素の膜への挿入
H-溶血素は、177と411残基を最初の脂質単分子層に挿入します。細胞外環境では、溶血素はカルシウムイオンと関連付けられており、その中に構造的配置を誘導し、その活性化に寄与します。
この挿入により、細胞膜への不可逆的な付着が強化されます。配置が行われると、溶血素は不可欠なタンパク質になります。これは、実験的に、それを膜から抽出する唯一の方法がTriton X-100などの界面活性剤を使用することであることが示されているためです。
オリゴマー化
すべての溶血素が標的細胞の原形質膜に挿入されると、それを構成する7つのサブユニットのオリゴマー化が起こり、膜の脂質組成に依存する非常に動的なタンパク質孔の形成で終わります。
オリゴマー化プロセスは、細胞膜のマイクロドメインまたは脂質ラフトによって支持されることが観察されています。これらの領域はタンパク質の結合に有利ではないかもしれませんが、挿入された同じもののオリゴマー化に有利です。
溶血素が膜に結合するほど、より多くの孔が形成されます。さらに、溶血素は互いに（隣接するものを）オリゴマー化し、はるかに大きなチャネルを形成する可能性があります。
参考文献
- Bakás、L.、Ostolaza、H.、Vaz、WL、およびGoñi、FM（1996）。脂質アルファ層への大腸菌アルファ溶血素の可逆吸着と非可逆挿入 生物物理ジャーナル、71（4）、1869-1876。
- ダラセラ、M。、コライオラ、M。、ビエロ、G。、コマイ、M。、ポトリッヒ、C。、フェレラス、M。、…、プレボスト、G。（2005）。Staphylococcus aureusの二成分γ溶血素、HlgA、HlgB、およびHlgCは、すべての成分を含む混合細孔を形成できます。化学情報とモデリングのジャーナル、45（6）、1539-1545。
- Gow、JA、&Robinson、J.（1969）。精製されたブドウ球菌のβ-溶血素の性質。Journal of bacteriology、97（3）、1026-1032。
- Ike、Y.、Hashimoto、H.、&Clewell、DB（1984）。Streptococcus faecalis亜種zymogenesの溶血素は、マウスの病原性に寄与します。感染と免疫、45（2）、528-530。
- レミントン、JS、クライン、JO、ウィルソン、CB、ニゼット、V。&マルドナド、YA（編）。（1976）。胎児および新生児の感染症（第4巻）。フィラデルフィア：サンダース。
- トッド、EW（1932）。抗原性連鎖球菌溶血素。実験医学ジャーナル、55（2）、267-280。