CR3からLFA-1受容体へのリターゲティングは、アデニル酸シクラーゼ毒素のアデニル酸シクラーゼ酵素トランスロケーションセグメントを明らかにする

Retargeting from the CR3 to the LFA-1 receptor uncovers the adenylyl cyclase enzyme-translocating segment of adenylate cyclase toxin.

• Jiri Masin
• Adriana Osickova
• David Jurnecka
• Nela Klimova
• Humaira Khaliq
• Peter Sebo
• Radim Osicka

抄録

アデニル酸シクラーゼ毒素-ヘモリシン(CyaA)およびα-ヘモリシン(HlyA)は、ToXin(RTX)サイトトキシンの細胞溶解性細孔形成リピートのファミリーに属する。HlyAは、白血球のαβインテグリンLFA-1(CD11a/CD18)に優先的に結合し、他の多くの細胞にもプロミスキュレート的に結合して透過することができます。CyaAは、多孔性RTXサイトリシン（Hly）部位に連結されたN末端アデニルシクラーゼ（AC）ドメインを有し、骨髄性食細胞の補体受容体3（CR3、αβ、CD11b/CD18、またはMac-1）と結合し、その細胞質膜を貫通し、AC酵素を細胞質に送達する。我々は、CyaA/HlyAキメラを構築し、CyaAのCyaC-アシル化セグメントとCR3結合RTXドメインが、HlyC-アシル化セグメントとHlyAのはるかに短いRTXドメインによって機能的に置き換えられることを示しています。CR3を結合する代わりに、CyaA/HlyAキメラはLFA-1受容体に結合し、ACを効果的にJurkat T細胞に送達した。高いキメラ濃度（２５ｎｍ）では、ＬＦＡ-１との相互作用は、Ｃｈｏ細胞へのＣｙａＡ／ＨｌｙＡ結合には必要ではなかった。しかし、LFA-1受容体との相互作用は、細胞に浸透し、細胞質にAC酵素を送達するために結合したCyaA/HlyAキメラの特異的な能力を強く増強した。したがって、HlyAのアシル化セグメントおよび/またはRTXドメインとLFA-1との相互作用は、キメラの生産的な膜相互作用を促進した。これらの結果は、CyaAの残基４００〜７１０を、標的細胞の細胞膜を介したACポリペプチドのトランスロケーションに十分な"ACトランスコン"として限定するのに役立つ。

The adenylate cyclase toxin-hemolysin (CyaA) and the α-hemolysin (HlyA) of belong to the family of cytolytic pore-forming Repeats in ToXin (RTX) cytotoxins. HlyA preferentially binds the αβ integrin LFA-1 (CD11a/CD18) of leukocytes and can promiscuously bind and also permeabilize many other cells. CyaA bears an N-terminal adenylyl cyclase (AC) domain linked to a pore-forming RTX cytolysin (Hly) moiety, binds the complement receptor 3 (CR3, αβ, CD11b/CD18, or Mac-1) of myeloid phagocytes, penetrates their plasma membrane, and delivers the AC enzyme into the cytosol. We constructed a set of CyaA/HlyA chimeras and show that the CyaC-acylated segment and the CR3-binding RTX domain of CyaA can be functionally replaced by the HlyC-acylated segment and the much shorter RTX domain of HlyA. Instead of binding CR3, a CyaA/HlyA chimera bound the LFA-1 receptor and effectively delivered AC into Jurkat T cells. At high chimera concentrations (25 nm), the interaction with LFA-1 was not required for CyaA/HlyA binding to CHO cells. However, interaction with the LFA-1 receptor strongly enhanced the specific capacity of the bound CyaA/HlyA chimera to penetrate cells and deliver the AC enzyme into their cytosol. Hence, interaction of the acylated segment and/or the RTX domain of HlyA with LFA-1 promoted a productive membrane interaction of the chimera. These results help delimit residues 400-710 of CyaA as an "AC translocon" sufficient for translocation of the AC polypeptide across the plasma membrane of target cells.

© 2020 Masin et al.