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2025-03-23T20:40:53Z

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'''Colicine''' sind von [[Bakterien]] – meist [[Kolibakterien]] ({{lang|la|Escherichia coli}}) – produzierte [[Gift]]e, die für einige Kolibakterien-Stämme giftig sind. Sie zählen damit zu den [[Bacteriocine]]n.

Colicine werden unter anderem von Kolibakterien produziert, welche zu den [[Darmbakterien]] gehören. Colicine bestehen aus mindestens drei [[Proteindomäne|Domänen]]: einer N-terminalen Translokationsdomäne, die für den Transport durch die äußere Membran verantwortlich ist, einer zentralen Domäne, die für die Erkennung des Rezeptors verantwortlich ist, und einer C-terminalen toxischen Domäne.<ref>{{Literatur |Autor=Stanislav D. Zakharov, Elena A. Kotova, Yuri N. Antonenko, William A. Cramer |Titel=On the role of lipid in colicin pore formation |Sammelwerk=Biochimica Et Biophysica Acta |Band=1666 |Nummer=1–2 |Datum=2004-11-03 |Seiten=239–249 |DOI=10.1016/j.bbamem.2004.07.001 |PMID=15519318}}</ref> Bakterien, die durch Colicine angegriffen werden, können sich durch die Produktion von Immunitätsproteinen schützen.<ref name="PMID22085441">{{Literatur |Autor=Grigorios Papadakos, Justyna A. Wojdyla, Colin Kleanthous |Titel=Nuclease colicins and their immunity proteins |Sammelwerk=Quarterly Reviews of Biophysics |Band=45 |Nummer=1 |Datum=2012-02-01 |Seiten=57–103 |DOI=10.1017/S0033583511000114 |PMID=22085441}}</ref>

Es gibt verschiedene Arten von Colicinen, die sich in der Wirkungsweise ihrer toxischen Domäne unterscheiden. Es gibt porenformende Colicine, Colicine, die die [[Translation (Biologie)|Translation]] blockieren (D), Colicine, die als DNA- oder rRNA-Endonucleasen wirken (E2, E7-E9) und Colicine, die die Synthese von [[Murein-Lipoprotein|Murein]] für die Zellwand verhindern (M).

== Porenformende Colcine ==
Einige (Colicin A, B, E1, Ia, Ib, K, L, N, U, V, 5, 10)<ref>{{Literatur |Autor=Jacqueline L. Hilsenbeck, HaJeung Park, Gregory Chen, Buhyun Youn, Kathleen Postle |Titel=Crystal structure of the cytotoxic bacterial protein colicin B at 2.5 A resolution |Sammelwerk=Molecular Microbiology |Band=51 |Nummer=3 |Datum=2004-02-01 |Seiten=711–720 |PMID=14731273}}</ref> schleusen sich in die Zellmembran (innere Membran) der Zielbakterien ein, bilden dort [[Ionenkanal|Ionenkanäle]] und wirken als [[Porenbildendes Toxin|porenbildende Toxine]]. Auf Grund dieser Poren depolarisiert die Zellmembran, was zum Absterben der befallenen Zelle führt.

Ein Beispiel ist das Colicin I, welches an einen externen Rezeptor der Zielzelle andockt und dort in das [[Periplasma]] geleitet wird. An der Cytoplasmamembran angelangt, bildet es Kanäle, durch die Kalium- und Magnesiumionen sowie phosphorylierte Moleküle aus der Zelle strömen. Dadurch wird die [[ATP-Synthase|protonenmotorische ATP-Synthese]] unterbunden. Die befallene Zelle verarmt also zusehends an [[Adenosintriphosphat|ATP]] und stirbt als Folge dessen ab.

Die kanalbildenden Colicine werden in vier Familien zusammengefasst:

{| class="wikitable"
|- class="hintergrundfarbe5"
! Familie || TCDB-Bezeichner || Beispiele || UniProt || Taxa
|-
| Kanalbildende Colicine
| {{TCDB1|1.C.1}}
| Colicin 1a
| {{UniProt|P06716|kurz}}
| ''E. coli''
|-
|
|
| Colicin 1b,A,B,E,K,10; Alveicin
|
| Plasmide gram-negativer Bakterien
|-
| Kanalbildendes Colicin V
| {{TCDB1|1.C.31}}
| Colicin V (Microcin)
| {{UniProt|P22522|kurz}}
| ''E. coli''
|-
|
|
| Colicin L, Microsin M
|
| enterale Bakterien
|-
| Colicin J Lyse-Proteine
| {{TCDB1|9.A.13}}
| Cjl
| {{UniProt|Q934C7|kurz}}
| Bakterien
|-
| Colicin-Lyse-Proteine
| {{TCDB1|9.B.41}}
| Colicin E1-Lyse-Protein
| {{UniProt|P05821|kurz}}
| enterale Bakterien
|}

== Nucleasen ==
Andere (Colicin E2, Colicine E7-E9) wiederum zerstören die [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] der befallenen Bakterien durch eine Endo-[[Desoxyribonuklease|DNase]] oder die rRNA der befallenen Bakterien durch eine RNase.

== Translokation ==
Die meisten Colicine werden mit Hilfe von zwei verschiedenen Molekülen durch die Membran transportiert, wobei das erste für die erste Bindung zur Zielzelle und das zweite für die Translokation benötigt wird. Für die erste Bindung zur Zielzelle bindet die Rezeptorerkennungsdomäne an einen Rezeptor in der äußeren Membran. Das sind häufig [[Porine]], wie OmpF, FepA, BtuB, Cir and FhuA.<ref name="PMID12423783">{{Literatur |Autor=Zhenghua Cao, Phillip E. Klebba |Titel=Mechanisms of colicin binding and transport through outer membrane porins |Sammelwerk=Biochimie |Band=84 |Nummer=5–6 |Datum=2002-06-01 |Seiten=399–412 |PMID=12423783}}</ref>

Für den Transport durch die äußere Membran werden periplasmische Proteine, wie TolA, TolB, TolC oder TonB benötigt.<ref name="PMID12423783" /> Basierend auf diesen periplasmischen Proteinen können Colicine als Gruppe-A- oder Gruppe-B-Colicine klassifiziert werden. Gruppe A benutzt das Tol-System, das aus TolA, TolQ und TolR besteht. Dazu gehören die Colicine A, E1, E2-4, E6-9, N und U. Gruppe B benutzt das Ton-System, das aus TonB, ExbB und ExbD besteht. Dazu gehören die Coline B, D, G, H, Ia, Ib, M, 5 und 10. In Tabelle 2 sind die Colicine der Gruppen A und B mit ihren Rezeptoren, die sie zur ersten Bindung benutzen, aufgeführt.<ref name="PMID21455261">{{Literatur |Autor=Karla D. Krewulak, Hans J. Vogel |Titel=TonB or not TonB: is that the question? |Sammelwerk=Biochemistry and Cell Biology = Biochimie Et Biologie Cellulaire |Band=89 |Nummer=2 |Datum=2011-04-01 |Seiten=87–97 |DOI=10.1139/o10-141 |PMID=21455261}}</ref>
{| class="wikitable"
!Colicin
!Rezeptor
!Periplasmisches System
!Gruppe
!toxische Domäne
!Gruppe des Immunitätsproteins
(nur für Poren)
|-
|A
|BtuB/OmpF
|Tol
|A
|Pore
|A
|-
|B
|FepA
|Ton
|B
|Pore
|A
|-
|D
|FepA
|Ton
|B
|Translationsinhibitor
|
|-
|E1
|BtuB/TolC
|Tol
|A
|Pore
|E1
|-
|E2, E7-9
|BtuB/OmpF
|Tol
|A
|Nuclease
|
|-
|E3, E4, E6
|BtuB/OmpF
|Tol
|A
|Nuclease,
|
|-
|E5
|
|
|
|
|
|-
|FY
|Yiu
|Ton
|B
|Pore
|
|-
|G*, H*
|Fiu
|Ton
|B
| -
|
|-
|Ia, Ib
|Cir
|Ton
|B
|Pore
|E1
|-
|K
|Tsx
|
|
|Pore
|E1
|-
|N
|OmpF/OmpC/Phoe
|Tol
|A
|Pore
|A
|-
|M
|FhuA
|Ton
|B
|Mureinsyntheseinhibitor
|
|-
|U
|OmpA/OmpF/LPS
|Tol
|A
|Pore
|A
|-
|5, 10
|Tsx
|Ton
|B
|Pore
|E1
|-
|28B (zuvor Colicin L)
|
|
|
|Pore
|
|}<ref name="PMID21455261" /><ref>D. Smajs, H. Pilsl, V. Braun: ''Colicin U, a novel colicin produced by Shigella boydii.'' In: ''Journal of bacteriology.'' Band 179, Nummer 15, August 1997, S. 4919–4928, PMID 9244283, {{PMC|179342}}.</ref> *Colicin G und H werden mittlerweile als [[Microsin]]e klassifiziert und sind daher keine Colicine.

Wie die Colicine durch die äußere Membran transportiert werden, ist für die meisten Colicine noch nicht bekannt. Es wurde allerdings gezeigt, dass Colicin M für den Import ins Periplasma, also für den Transport durch die äußere Membran, entfaltet wird. Im Periplasma wird es mit Hilfe des Chaperons FkpA wieder gefaltet.<ref>{{Literatur |Autor=Julia Hullmann, Silke I. Patzer, Christin Römer, Klaus Hantke, Volkmar Braun |Titel=Periplasmic chaperone FkpA is essential for imported colicin M toxicity |Sammelwerk=Molecular Microbiology |Band=69 |Nummer=4 |Datum=2008-08-01 |Seiten=926–937 |DOI=10.1111/j.1365-2958.2008.06327.x |PMID=18554332}}</ref>

== Immunität ==
Die Immunitätsproteine schützen vor der toxischen Wirkung der Colicine, indem sie an diese binden. Jedes Colicin benötigt sein eigenes spezifisches Immunitätsprotein.<ref name="PMID22085441" /> Die Immunitätsproteine von porenformenden Bakteriocinen werden basierend auf DNA-Sequenzvergleichen entweder in die Gruppe der E1-ähnlichen oder der A-ähnlichen Immunitätsproteine eingeordnet. Die Immunitätsproteine der E1-Gruppe ähneln dem Immunitätsprotein von Colicin E1 und haben 3 Transmembranhelixe. Die Immunitätsproteine der A-Gruppe ähneln dem Immunitätsprotein von Colicin A und haben 4 Transmembranhelixe.<ref>Eric Cascales et al.: ''Colicin Biology''. In: ''Microbiology and Molecular Biology Reviews'', 71.1, 2007, S. 158–229. [[doi:10.1128/MMBR.00036-06]].</ref>

== Literatur ==
* A. Gratia: ''Sur un remarquable exemple d’antagonisme entre deux souches de colibacille.'' In: ''Compt. Rend. Soc. Biol.'', Band 93, 1925, S. 1040–1042.
* J. P. Gratia: ''Andre Gratia: a forerunner in microbial and viral genetics.'' In: ''Genetics'', Band 156, Nr. 2, 2000, S. 471–476. PMID 11014798; {{PMC|1461273}}.
* K. Schaller, M. Nomura: ''Colicin E2 is DNA endonuclease''. In: ''Proc Natl Acad Sci U S A.'', 1976. PMID 1069283

== Weblinks ==
{{Commonscat|Colicin|Colicine}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Antibiotikum|!]]
[[Kategorie:Membrankanal| Colicine]]
[[Kategorie:Proteingruppe]]

Colicine - Versionsgeschichte

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