Molecular characterization of peptidyl-prolyl-cis/trans-isomerases (ppiases) and identification of their interacting partners in nosocomial pathogen clostridium difficile

Abstract

Clostridium difficile, dünya genelinde hastane kaynaklı enfeksiyonlara yol açan, toksin üreten bir patojendir ve Clostridium difficile enfeksiyonu (CDE) hastalığına neden olur. Toksinin neden olduğu CDE'nin fenotipi hafif ishalden toksik megakolona kadar değişir ve bu hastalık ölümle sonuçlanabilir. Peptidil-prolil-cis/trans-izomerazlar (PPİazlar), protein katlama ve şaperon aktivitelerine sahip proteinlerdir. Bu şekilde, bir yandan, genel protein olgunlaşma aşamalarının bir parçasıdırlar. Öte yandan, önemli fizyolojik veya patojenik özelliklerle ilgili fenotipleri destekleyen çok spesifik protein-protein etkileşimlerine dahil olabilirler. Gram-pozitif bakterilerde en çok analiz edilen PPİazlar, Bacillus subtilis'e ait yüzeyde ve membrana bağlı parvulin PrsA ve bunun Listeria monocytogenes, streptokoklar ve stafilokoklardaki homologlarıdır. Bu mikroorganizmalarda antibiyotik direnci, hemoliz veya invazyon gibi çeşitli fenotiplerle alakalı post translokasyonel protein katlama enzimleridirler. Hatta B. subtilis'te PrsA hücre canlılığı için bile gereklidir. Bununla beraber C. difficile PPİazları, biyokimyasal ve biyolojik açıdan araştırılmamış olup bu patojenin fizyolojisi ve virülansına katkıları bilinmemektedir. Bu çalışma dahilinde C. difficile'de siklofilin tipi PPİaz PpiB'yi analiz ettik ve bu enzimin sistein metabolizması. Ayrıca PpiB bu patojenin toksik etksinin baskılanmasıyla alakalı olabilir ve bu konu daha detaylı çalışılması gerekir. Dahası, PpiB'nin bazı proteinlerle etkileşebileceğini gösterdik fakat olası etkileşim ortaklarının PpiB'nin protein katlanması, toksin üretimi ve salınımını, DNA etkileşimi ve gen regülasyonu gibi çeşitli hücresel mekanizmalardaki rolünü anlamak için bu etkileşim ortaklarının daha fazla analize ihtiyaç duyduğu sonucuna vardık.Clostridium difficile is a toxin producing enteric pathogen leading to often hospital acquired infections worldwide. It causes the disease Clostridium difficile infection (CDI). The phenotype of the toxin caused CDI ranges from mild diarrhea to toxic megacolon and can result in death. Peptidyl-prolyl-cis/trans-isomerases (PPIases) are ubiquitous proteins with protein folding and chaperoning activities. As such they, on the one hand, are part of the very general protein maturation pathway. On the other hand, they can be involved in very specific protein-protein interactions supporting unique phenotypes related to important physiological or pathogenic features. In Gram-positive bacteria the most analysed PPIases are the surface exposed and membrane-associated parvulins PrsA of Bacillus subtilis and its homologs in Listeria monocytogenes, streptococci and staphylococci. These are post-translocational protein folding enzymes that have been connected to several phenotypes including antibiotic resistance, hemolysis or invasion. In B. subtilis PrsA is even essential for cell viability. In contrast, C. difficile PPIases are completely unexplored regarding their biochemical and biological properties. We analysed the cyclophilin-type PPIase PpiB of C. difficile and found that this enzyme could be associated with the cysteine metabolism. Besides, PpiB can repress the toxic effect of the pathogen, which should be studied more detailed. Furthermore, we found that PpiB interacts with other proteins but the interaction partners need further analysis to understand the role of PpiB in various cellular mechanisms like protein folding, toxin production and secretion, DNA interaction and gene regulation.