Bakterielle Proteinsekretion

Bakterielle Proteinsekretion ist die mikrobiologische Bezeichnung für die Ausscheidung diverser Proteine durch viele Bakterien in das sie umgebende Medium. Enzyme und bakterielle Toxine gehören zu den wichtigsten ausgeschiedenen Proteinen. Der Transport erfolgt abhängig vom Sec-System durch die Cytoplasmamembran. Gram-negative Bakterien benötigen wegen ihrer zusätzlichen äußeren Membran komplexere Ausscheidungssysteme.

Fünf Varianten

Bisher kennt man fünf Typen (Typ I bis Typ V) von Sekretionssystemen bei Gram-negativen Bakterien, von denen zwei das Sec-System benutzen.

Typ I

Prototyp ist das Escherichia coli-Hämolysin-Transportsystem. Drei Membranproteine erlauben eine Sec-unabhängige Sekretion in einem Schritt.

Typ II

Prototyp ist das Klebsiella-Pullulanase-Sekretionssystem. Eine Vielzahl von Proteinen bildet einen Transportkomplex mit einer Pore in der äußeren Membran. Der Transport erfolgt in zwei Schritten, wobei der erste Schritt durch die Cytoplasmamembran Sec-abhängig erfolgt.

Typ III

Prototyp ist das Yersinia-Yop-System. Eine Vielzahl von Proteinen bildet eine Nadelstruktur, die vom Zytoplasma durch beide Membranen nach außen ragt. Proteine werden in einem Schritt Sec-unabhängig transportiert. Typ-III-Systeme werden teilweise durch den Kontakt mit Zielzellen aktiviert und erlauben auch eine Injektion von Proteinen in die Zielzelle.

Typ IV

Prototyp ist das Vir-System von Agrobacterium tumefaciens. Eine Vielzahl von Proteinen bildet einen Komplex, der durch beide Membranen nach außen ragt. Proteine werden in einem Schritt Sec-unabhängig transportiert. Einige Typ IV Systeme erlauben nach Kontakt mit Zielzellen eine Injektion von Proteinen in die Zielzelle. Einige Typ-IV-Systeme transportieren Proteine und DNA.

Typ V (Autotransporter)

Prototyp ist die IgA-Protease von Neisseria. Die Proteine werden Sec-abhängig über die Zytoplasmamembran ins Periplasma sezerniert. Eine am C-terminalen Ende des Proteins vorhandene Domäne integriert sich in die äußere Membran und transportiert das Protein nach außen, wo es proteolytisch abgeschnitten wird.