細菌AB5毒素Bサブユニットのシログリカン結合パターンは、宿主範囲および毒性と相関しており、サブユニットとは無関係に進化を示しています

多くの病原性細菌は、毒性因子になる可能性のあるAB5毒素を分泌します。細胞毒性Aサブユニットは、特定の宿主細胞表面グリカンへのBサブユニット結合に続いてサイトゾルに送達されます。一部のBサブユニットは、サブユニットに関連付けられていません。たとえば、ペストの病因であるYersinia PestisのYPEB。Y.ペスティスの多数のホストへの適応性のため、ペストは根絶することはできません。以前に、他のB5五角形のシアログリカンマイクロアレイへの選択的結合を示しました。シアル酸（SIA）の好みは、さまざまな宿主、たとえばN-アセチルネウラミン酸（Neu5AC;ヒューマンで際立っている）またはN-グリコリルノミン酸（N-グリコリルネイアン酸（n-グリコリルネルミン酸）によって目立つように対応するものに対応しています。Neu5GC;反min的哺乳類とげっ歯類で著名）。ここでは、サブユニットの系統発生がBサブユニットとは独立して進化し、細菌の種の名前に基づいて将来のBサブユニット命名法を示唆していると報告します。また、SIASに結合するBサブユニットの系統解析を介して、相同分子が種の系統発生との相関が低いことを発見しました。これらのデータは、AとBサブユニットの混合など、種間の進行中の横方向遺伝子転移を示しています。Y. Pestisのより広い宿主範囲と一致して、4-O-アセチル化されたものを除き、YPEBがすべての哺乳類SIAタイプを認識していることを示します。特に、YPEBのみが用量依存性の細胞毒性を引き起こし、これはSIA認識を排除する突然変異（Y77F）によって廃止され、細胞の増殖と死が細胞表面Sialoglycoconjugatesのレクチン様架橋を介して促進されることを示唆しています。これらの発見は、Y。Pestisの宿主範囲を説明するのに役立ち、病因にとって重要である可能性があります。全体として、我々のデータは、ホストSIAと病原体毒素結合特性の両方の継続的な急速な進化を示しています。

Many pathogenic bacteria secrete AB5 toxins that can be virulence factors. Cytotoxic A subunits are delivered to the cytosol following B subunit binding to specific host cell surface glycans. Some B subunits are not associated with A subunits, for example, YpeB of Yersinia pestis, the etiologic agent of plague. Plague cannot be eradicated because of Y. pestis' adaptability to numerous hosts. We previously showed selective binding of other B5 pentamers to a sialoglycan microarray, with sialic acid (Sia) preferences corresponding to those prominently expressed by various hosts, for example, N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac; prominent in humans) or N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc; prominent in ruminant mammals and rodents). Here, we report that A subunit phylogeny evolved independently of B subunits and suggest a future B subunit nomenclature based on bacterial species names. We also found via phylogenetic analysis of B subunits, which bind Sias, that homologous molecules show poor correlation with species phylogeny. These data indicate ongoing lateral gene transfers between species, including mixing of A and B subunits. Consistent with much broader host range of Y. pestis, we show that YpeB recognizes all mammalian Sia types, except for 4-O-acetylated ones. Notably, YpeB alone causes dose-dependent cytotoxicity, which is abolished by a mutation (Y77F) eliminating Sia recognition, suggesting that cell proliferation and death are promoted via lectin-like crosslinking of cell surface sialoglycoconjugates. These findings help explain the host range of Y. pestis and could be important for pathogenesis. Overall, our data indicate ongoing rapid evolution of both host Sias and pathogen toxin-binding properties.