HEMOLYSIN: CIRI, JENIS, MEKANISME KERJA - BIOLOGI - 2025

The hemolisin adalah protein kecil yang menyebabkan pori-pori di sel eritrosit dan beberapa sel darah lainnya sendiri membran mamalia. Ini umumnya disintesis dan diekskresikan oleh bakteri patogen.

Protein ini adalah salah satu racun mikroba yang paling umum dan yang paling baik dipelajari. Kadang-kadang dapat menyebabkan anemia hemolitik, karena jumlah saluran keluar interior sel bahkan dapat menyebabkan lisis sel.

Struktur molekul Hemolysin (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute melalui Wikimedia Commons)

Secara umum, hemolysin adalah racun khas spesies Streptococcus di saluran usus. Fungsinya memungkinkan bakteri menembus penghalang epitel saluran usus dan dengan demikian bergerak melalui aliran darah untuk menjajah jaringan lain.

Bentuk hemolisin yang paling umum ditemukan di alam adalah dalam bentuk α-hemolisinnya. Protein ini adalah salah satu faktor virulensi terpenting dari sebagian besar strain Escherichia coli dan beberapa clostridia.

Sebagian besar infeksi saluran kemih disebabkan oleh strain Escherichia coli yang menghasilkan α-hemolysin dengan karakteristik hemolitik.

Produksi hemolysin dan bakteriosin dalam strain bakteri telah dikaitkan dengan mekanisme persaingan melawan spesies lain dan produksi kedua toksin tersebut tampaknya bergantung pada determinan genetik yang sama dalam genom bakteri.

karakteristik

Hemolysin terdiri dari tujuh subunit dan gen yang mengkodekannya memiliki tujuh promotor. Ketujuh subunit ini masuk ke dalam membran plasma sel target dan, ketika bersatu, membentuk saluran ion yang melaluinya metabolit dari bagian dalam sel keluar.

Hemolysin adalah sitotoksin yang bergantung pada kalsium ekstraseluler (Ca + 2) yang bekerja pada membran plasma sel dalam aliran darah. Pori-pori yang dibuatnya di membran juga bersifat hidrofilik dan menyebabkan air masuk ke bagian dalam sel, yang dapat menyebabkan lisis.

Hemolysin adalah produk protein khas dari bakteri gram negatif dan semuanya memiliki dua karakteristik:

1- Adanya peptida yang sangat kecil (nonapeptida) yang terdiri dari pengulangan asam amino glisin dan asam aspartat. Nonapeptida hemolysin terletak di dekat bagian terminal-C dari struktur primer protein.

2- Semua hemolysin disekresikan oleh bakteri ke lingkungan ekstraseluler melalui transporter tipe ABC (ATP-Binding Cassette).

Produksi hemolysin biasanya terdeteksi pada strain bakteri melalui pertumbuhan media agar darah. Dalam tes tersebut, halo hemolitik diamati, produk dari pemecahan sel darah merah di dekat koloni bakteri.

Jenis

Ada beberapa jenis hemolisin, ini diklasifikasikan dengan huruf Yunani di awal namanya. Yang paling banyak dipelajari dan umum adalah hemolisin α, β dan γ, semuanya diproduksi oleh strain Staphylococcus aureus.

Jenis hemolysin diklasifikasikan menurut kisaran sel yang mereka serang dan menurut struktur utama proteinnya.

α-hemolysin

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

β-hemolysin

Diproduksi oleh Staphylococcus aureus pada tingkat yang lebih rendah dari α-hemolysin, β-hemolysin terutama menyerang sel darah merah dan memasuki membran secara eksklusif melalui domain membran sel yang kaya sfingomielin.

γ-hemolysin

Itu juga telah terlihat pada Staphylococcus aureus. Ini telah diklasifikasikan sebagai protein hemolitik dan leukotoksin pada saat yang sama, karena mempengaruhi sel polimorfonuklear manusia, monosit, makrofag dan, jarang, bahkan sel darah merah.

Jenis γ-hemolysin ini adalah salah satu yang paling sedikit ditandai, oleh karena itu, sebagian besar mekanisme kerjanya tidak diketahui dan belum diselidiki secara in vivo.

Mekanisme aksi

Mekanisme kerja yang telah dijelaskan dengan relatif jelas adalah α-hemolysin. Namun, karena semuanya adalah protein hemolitik, sebagian besar proses dianggap umum untuk semua hemolysin.

Para ilmuwan menyarankan agar bakteri mengeluarkan hemolisin ke lingkungan, mereka harus berada di lingkungan mikro yang miskin nutrisi, oleh karena itu, ini akan menjadi mekanisme yang memicu sel untuk menghancurkan sel target dan mendapatkan nutrisi mereka.

Mekanismenya dijelaskan dalam tiga langkah: pengikatan membran sel, penyisipan, dan oligomerisasi.

Ikatan membran

Hemolysin telah ditemukan dapat mengikat integrin neutrofil dan dalam eritrosit protein ini telah terbukti mengikat komponen glikosilasi seperti glikoprotein, gangliosida, dan glikophorin dari membran sel.

Beberapa penulis berpendapat bahwa keberadaan reseptor di membran tidak penting untuk pengikatan hemolisin terjadi. Bagaimanapun, mekanisme pemakanan kembali protein oleh sel belum diketahui dengan tepat.

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

Interaksi dengan membran terjadi dalam dua langkah:

- Pengikatan awal (reversibel): ketika hemolysin mengikat domain membran pengikat kalsium. Langkah ini terjadi di permukaan dan sangat rentan terhadap pelepasan muatan listrik statis.

- Persimpangan ireversibel: menggabungkan domain asam amino dengan komponen lipid dari lapisan luar membran plasma sel target, untuk membentuk ikatan fisik antara senyawa hidrofobik membran.

Penyisipan racun ke dalam membran

Α-Hemolysin memasukkan residu 177 dan 411 ke dalam lapisan tunggal lipid pertama. Dalam lingkungan ekstraseluler, hemolysin dikaitkan dengan ion kalsium, yang menginduksi pengaturan struktural di dalamnya dan berkontribusi pada aktivasi.

Penyisipan ini mengkonsolidasikan perlekatan yang tidak dapat diubah ke membran sel. Setelah pengaturan terjadi, hemolysin diubah menjadi protein integral karena, secara eksperimental, telah ditunjukkan bahwa satu-satunya cara untuk mengekstraknya dari membran adalah melalui penggunaan deterjen seperti Triton X-100.

Oligomerisasi

Ketika semua hemolysin telah dimasukkan ke dalam membran plasma sel target, terjadi oligomerisasi dari 7 subunit yang membentuknya, yang berakhir dengan pembentukan pori protein, sangat dinamis tetapi bergantung pada komposisi lipid membran.

Telah diamati bahwa proses oligomerisasi disukai oleh mikrodomain atau rakit lipid dari membran sel. Daerah ini mungkin tidak menyukai pengikatan protein, tetapi mereka menyukai oligomerisasi yang sama setelah dimasukkan.

Semakin banyak hemolisin yang terikat pada membran, semakin banyak pori-pori yang terbentuk. Selain itu, hemolysin dapat saling oligomer (berdekatan) dan membentuk saluran yang jauh lebih besar.

Referensi

1. Bakás, L., Ostolaza, H., Vaz, WL, & Goñi, FM (1996). Adsorpsi reversibel dan penyisipan Escherichia coli alpha-hemolysin yang tidak dapat diubah ke dalam lapisan ganda lipid. Jurnal biofisik, 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-pori campuran yang mengandung semua komponen. Jurnal informasi dan pemodelan kimia, 45 (6), 1539-1545.
3. Gow, JA, & Robinson, J. (1969). Sifat Staphylococcal β-Hemolysin yang Dimurnikan. Jurnal bakteriologi, 97 (3), 1026-1032.
4. Ike, Y., Hashimoto, H., & Clewell, DB (1984). Hemolysin dari Streptococcus faecalis subspesies zymogenes berkontribusi pada virulensi pada tikus. Infeksi dan Imunitas, 45 (2), 528-530.
5. Remington, JS, Klein, JO, Wilson, CB, Nizet, V., & Maldonado, YA (Eds.). (1976). Penyakit menular pada janin dan bayi baru lahir (Vol. 4). Philadelphia: Saunders.
6. Todd, EW (1932). Hemolysin streptokokus antigenik. Jurnal kedokteran eksperimental, 55 (2), 267-280.