Bakterielle Proteinsekretion

Als bakterielle Proteinsekretion bezeichnet man den Umstand, dass viele Bakterien diverse Proteine in das sie umgebende Medium ausscheiden („sezernieren“). Zu den wichtigsten sezernierten Proteinen gehören unter anderem Enzyme und bakterielle Toxine. Während der Transport durch die Cytoplasmamembran abhängig vom Sec-System erfolgt, benötigen Gram-negative Bakterien wegen ihrer zusätzlichen äußeren Membran komplexere Sekretionssysteme, um Proteine zu exportieren.

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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 serniert. 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.