HEMOLYSIN: CIRI, JENIS, MEKANISME TINDAKAN - BIOLOGI - 2026

The hemolysin adalah protein kecil yang menyebabkan liang di dalam sel eritrosit dan beberapa sel-sel darah yang lain sendiri mamalia membran. Umumnya disintesis dan dikeluarkan oleh bakteria patogen.

Protein ini adalah salah satu toksin mikroba yang paling biasa dan yang paling banyak dikaji. Kadang-kadang ia boleh menyebabkan anemia hemolitik, kerana bilangan saluran yang keluar dari dalaman sel malah boleh menyebabkan lisis sel.

Struktur molekul Hemolysin (Sumber: Jawahar Swaminathan dan kakitangan MSD di Institut Bioinformatik Eropah melalui Wikimedia Commons)

Secara amnya, hemolysin adalah toksin khas spesies Streptococcus pada saluran usus. Fungsinya membolehkan bakteria memecahkan penghalang epitelium saluran usus dan dengan itu bergerak melalui aliran darah untuk menjajah tisu lain.

Bentuk yang paling biasa yang terdapat pada hemolysin adalah dalam bentuk α-hemolysin. Protein ini adalah salah satu faktor virulensi yang paling penting bagi kebanyakan strain Escherichia coli dan beberapa clostridia.

Sebilangan besar jangkitan saluran kencing disebabkan oleh strain Escherichia coli yang menghasilkan α-hemolysin dengan ciri hemolitik.

Penghasilan hemolysin dan bacteriocin dalam strain bakteria telah dikaitkan dengan mekanisme persaingan terhadap spesies lain dan pengeluaran kedua-dua toksin ini nampaknya bergantung pada penentu genetik yang sama dalam genom bakteria.

ciri

Hemolysin terdiri dari tujuh subunit dan gen yang mengekodinya mempunyai tujuh promoter. Tujuh subunit ini memasukkan ke dalam membran plasma sel sasaran dan, ketika bersatu, membentuk saluran ion yang melaluinya metabolit dari bahagian dalam sel.

Hemolysin adalah sitotoksin yang bergantung pada kalsium ekstraselular (Ca + 2) yang bertindak pada membran plasma sel-sel dalam aliran darah. Pori-pori yang dihasilkannya dalam membran juga hidrofilik dan menyebabkan air masuk ke dalam sel, yang boleh menyebabkan lisis.

Hemolysin adalah produk protein khas bakteria gram negatif dan semuanya mempunyai dua ciri:

1- Kehadiran peptida (nonapeptida) yang sangat kecil terdiri daripada pengulangan glisin asid amino dan asid aspartik. Nonapeptida hemolysin terletak berhampiran bahagian terminal C dari struktur utama protein.

2- Semua hemolysin disekresikan oleh bakteria ke persekitaran ekstraselular melalui transporter jenis ABC (ATP-Binding Cassette).

Penghasilan hemolysin biasanya dikesan pada strain bakteria melalui pertumbuhan media agar darah. Dalam ujian, halo hemolitik diperhatikan, produk dari kerosakan sel darah merah berhampiran koloni bakteria.

Jenis-Jenis

Terdapat beberapa jenis hemolysin, ini dikelaskan dengan huruf Yunani pada awal nama mereka. Yang paling banyak dikaji dan biasa adalah hemolysin α, β dan γ, semuanya dihasilkan oleh strain Staphylococcus aureus.

Jenis hemolysin dikelaskan mengikut julat sel yang mereka serang dan mengikut struktur protein utama mereka.

α-hemolysin

Protein ini khas untuk strain Staphylococcus aureus dan Escherichia coli; ia menyerang neutrofil, sel darah merah, limfosit, makrofag, fibroblas dewasa dan embrio. Ia berinteraksi dengan kepala kutub lipid membran plasma sel-sel ini untuk menginternalisasi ekor hidrofobik sekitar 5 Ӑ di dalam membran.

β-hemolysin

Dihasilkan oleh Staphylococcus aureus pada tahap yang lebih rendah daripada α-hemolysin, β-hemolysin terutama menyerang sel darah merah dan memasuki selaput secara eksklusif melalui domain sel yang kaya dengan sphingomyelin.

γ-hemolysin

Ia juga telah dilihat di Staphylococcus aureus. Ia telah diklasifikasikan sebagai protein hemolitik dan leukotoxin pada masa yang sama, kerana ia mempengaruhi sel polimorfonuklear manusia, monosit, makrofag dan, jarang, bahkan sel darah merah.

Jenis γ-hemolysin ini adalah salah satu yang paling tidak dicirikan, oleh kerana itu, banyak mekanisme tindakannya tidak diketahui dan belum disiasat secara in vivo.

Mekanisme tindakan

Mekanisme tindakan yang telah dijelaskan dengan jelas adalah α-hemolysin. Walau bagaimanapun, kerana semuanya adalah protein hemolitik, kebanyakan proses dianggap biasa untuk semua hemolisis.

Para saintis mencadangkan agar bakteria mengeluarkan hemolysin ke dalam lingkungan, mereka mesti berada dalam lingkungan mikro yang kekurangan nutrien, oleh itu, ini akan menjadi mekanisme yang memicu sel untuk memusnahkan sel sasaran dan mendapatkan nutriennya.

Mekanisme ini telah dijelaskan dalam tiga langkah: pengikatan membran sel, penyisipan, dan oligomerisasi.

Ikatan membran

Hemolysin didapati dapat mengikat pada neutrofil integrin dan dalam eritrosit protein ini terbukti dapat mengikat komponen glikosilasi seperti glikoprotein, gangliosida, dan glikoforin membran sel.

Beberapa penulis mencadangkan bahawa kehadiran reseptor dalam membran tidak penting untuk pengikatan hemolysin berlaku. Walau bagaimanapun, mekanisme pengambilan protein selular belum diketahui dengan tepat.

Pori transmembran yang dibentuk oleh protein Staphylococcus hemolysin (Sumber: Pengarang pemendapan: Song, L., Hobaugh, M., Shustak, C., Cheley, S., Bayley, H., Gouaux, JE; pengarang visualisasi: Pengguna: Astrojan melalui Wikimedia Commons)

Interaksi dengan membran berlaku dalam dua langkah:

- Pengikatan awal (reversible): apabila hemolysin mengikat pada domain membran kalsium pada membran. Langkah ini berlaku di permukaan dan sangat terdedah kepada pelepasan elektrostatik.

- Persimpangan tidak dapat dipulihkan: bergabung dengan domain asid amino dengan komponen lipid lapisan luar membran plasma sel sasaran, untuk membentuk ikatan fizikal antara sebatian hidrofobik membran.

Memasukkan toksin ke dalam membran

Α-Hemolysin memasukkan residu 177 dan 411 ke dalam monolayer lipid pertama. Dalam persekitaran ekstraselular, hemolysin dikaitkan dengan ion kalsium, yang mendorong susunan struktur di dalamnya dan menyumbang kepada pengaktifannya.

Penyisipan ini menyatukan lekatan yang tidak dapat dipulihkan pada membran sel. Setelah penyusunan berlaku, hemolysin menjadi protein integral kerana, secara eksperimen, telah ditunjukkan bahawa satu-satunya cara untuk mengekstraknya dari membran adalah dengan menggunakan detergen seperti Triton X-100.

Oligomerisasi

Apabila semua hemolysin telah dimasukkan ke dalam membran plasma sel-sel sasaran, oligomerisasi 7 subunit yang membentuknya berlaku, yang berakhir dengan pembentukan pori protein, sangat dinamik tetapi bergantung pada komposisi lipid membran.

Telah diperhatikan bahawa proses oligomerisasi disukai oleh microdomains atau rakit lipid membran sel. Kawasan-kawasan ini mungkin tidak menyukai pengikatan protein, tetapi mereka menyukai oligomerisasi yang sama setelah dimasukkan.

Semakin banyak hemolysin mengikat pada membran, semakin banyak pori akan terbentuk. Selanjutnya, hemolysin dapat saling oligomer (berdekatan) dan membentuk saluran yang jauh lebih besar.

Rujukan

1. Bakás, L., Ostolaza, H., Vaz, WL, & Goñi, FM (1996). Penjerapan yang boleh diterbalikkan dan penyisipan Escherichia coli alpha-hemolysin ke dalam lipid bilayers. Jurnal biofizik, 71 (4), 1869-1876.
2. Dalla Serra, M., Coraiola, M., Viero, G., Comai, M., Potrich, C., Ferreras, M., … & Prévost, G. (2005). Staphylococcus aureus bicomponent γ-hemolysins, HlgA, HlgB, dan HlgC, dapat membentuk pori campuran yang mengandungi semua komponen. Jurnal maklumat dan pemodelan kimia, 45 (6), 1539-1545.
3. Gow, JA, & Robinson, J. (1969). Sifat Staphylococcal β-Hemolysin yang Disucikan. Jurnal bakteriologi, 97 (3), 1026-1032.
4. Ike, Y., Hashimoto, H., & Clewell, DB (1984). Hemolysin dari Streptococcus faecalis subspesies zymogenes menyumbang kepada virulensi pada tikus. Jangkitan dan Kekebalan, 45 (2), 528-530.
5. Remington, JS, Klein, JO, Wilson, CB, Nizet, V., & Maldonado, YA (Eds.). (1976). Penyakit berjangkit pada janin dan bayi yang baru lahir (Jilid 4). Philadelphia: Saunders.
6. Todd, EW (1932). Hemolysin streptokokus antigenik. Jurnal perubatan eksperimen, 55 (2), 267-280.