Les toxines MARTX

Les toxines MARTX diffèrent des autres toxines RTX par leur structure

moléculaire et l’organisation de l’opéron. Ces toxines sont retrouvées chez différentes espèces de Vibrio, Aeromonas hydrophila, Yersinia enterocolitica, Yersinia kristernsenii, Proteus mirabilis, Photorhabdus luminescens et Photorhabdus asymbiotica (Satchell, 2007; Li et al., 2008b). La toxine MARTX de Vibrio cholerae, MARTCVc, est la plus

étudiée (Satchell, 2007). Ces toxines ont une longueur variant entre 3212 et 5206 acides aminés (Satchell, 2007). L’extrémité C-terminal contient une séquence

consensus de 18 acides aminés X(V/I)XXGXXNX(V/I)XXGDGXDX et les répétitions de nonapeptide sont remplacées par un motif central dont la séquence est G-7X-GXXN (Satchell, 2007). L’extrémité N-terminal contient aussi des répétitions pouvant être

divisées en deux classes, soit une séquence consensus de 20 résidus

GXXG(N/D)(L/I)(T/S)FXGAG(A/G)XNX(L/I)X(RH) ou une séquence consensus de 19 résidus T(K/H)VGDGX(S/T)VAVMXGXAN(I/V)X (Satchell, 2007). Au total, les

répétitions riches en glycine représentent 25% de la séquence totale de MARTXVc et

sont responsables de la liaison à la cellule cible et facilite la translocation d’environ 1700 acides aminés centraux au cytoplasme de la cellule cible (Satchell, 2007). La partie centrale qui est transloquée dans le cytoplasme de la cellule est composée de différents domaines, selon le type de toxine (Boardman et Satchell, 2004; Satchell, 2007). Cette différence de domaines qui peuvent être présents dans chaque partie centrale indique donc que l’activité et le rôle de chaque toxine diffèrent aussi.

Les gènes des MARTX sont codés sur deux opérons, rtxHCA et rtxBDE, où rtxH code pour une protéine dont la fonction est inconnue (Boardman et Satchell, 2004). Les autres gènes semblent coder pour des homologues, mais une différence serait le gène rtxE codant pour une deuxième ATPase nécessaire à la sécrétion, car l’inactivation du gène empêche la sécrétion de la toxine chez V. vulnificans et V. anguillarum et réduit leur virulence envers des cellules épithéliales (Boardman et Satchell, 2004; Lee et al., 2008; Li et al., 2008b). L’OMP requis pour la sécrétion, généralement TolC, mais peut

être un homologue de TolC, est codé par un gène se trouvant à l’extérieur du locus rtx (Boardman et Satchell, 2004). Ce système de sécrétion de type 1 atypique à quatre

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composantes semble être conservé chez la famille MARTX (Boardman et Satchell, 2004). Le locus de MARTX contient un gène C codant pour une acétyletransférase, mais celle-ci ne semble pas nécessaire pour l’activité de MARTXVc, quoique la

protoxine démontre une activité réduite, et n’affecte aucunement l’activité de la MARTX de Vibrio vulnificans (Lee et al., 2007; Liu et al., 2007). Ces résultats démontrent que l’acylation ne semble pas requise pour la fonction de toutes les MARTX.

Le SST1 de MARTX est régulé par la phase de croissance (Boardman et al., 2007). Le répresseur de l’opéron rtxBDE se trouve à l’extérieur du locus rtx, ne semble

pas être relié au quorum sensing, mais V. cholerae régule le locus selon son degré de stress (Boardman et al., 2007).

MARTXVc se retrouve chez des isolats cliniques et environnementaux de V.

cholerae, à l’exception du biotype O1, et contient 4545 résidus pour un poids moléculaire d’environ 485 kDa (Chow et al., 2001). Contrairement aux toxines RTX formant des pores mentionnés plus tôt, MARTXVc n’interrompt pas l’intégrité

membranaire et ne lie pas les cellules cibles, mais contribue plutôt à la réponse inflammatoire aiguë causée lors du choléra en modifiant la perméabilité des jonctions serrées (Cordero et al., 2006). Ceci cause un arrondissement des cellules cibles et la dépolymérisation du cytosquelette d’actine, mais n’induit pas l’apoptose ou la nécrose (Cordero et al., 2006). Les monomères d’actines sont habituellement lié par des liens

covalents grâce à un « actin cross-linking domain » (ACD) qui nécessite la G-actine comme substrat et une molécule d’ATP (Kudryashov et al., 2008). La toxine MARTXVc

contient un ACD entre les résidus 1963 et 2375 qui catalysera un lien isopeptide (Kudryashov et al., 2008). La délétion du domaine ACD n’empêche toutefois pas

l’arrondissement des cellules, car la toxine à un deuxième mécanisme qui s’attaque à la régulation des GTPase Rho, Rac et Cdc42, soit un domaine d’inactivation Rho (RID) qui inactive par un mécanisme distinct des autres toxines bactériennes ayant le même rôle (Sheahan et Satchell, 2007). Une fois la région centrale de la toxine à l’intérieur du

cytoplasme, l’ACD est relâché du reste par l’autocatalyse via un domaine cystéine protéase (CPD) conservé qui est activée par la liaison de l’acide phytique (InsP6) qui se

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supérieure à 10μM, et qui est unique aux cellules eucaryotes. Ce mécanisme qui assure que l’ACD sera seulement relâché une fois rendu au cytoplasme de la cellule hôte (Lupardus et al., 2008). Le CPD clive aussi le domaine RID, permettant à plusieurs domaines d’être relâché à l’intérieur de la cellule cible (Lupardus et al., 2008).

MARTXVv de V. vulnificans à 80-90% d’identité à MARTXVc, mais ne possède

pas de ACD, et, conséquemment, est incapable de causer une dépolymérisation du réseau d’actine, mais possède le domaine RID et CPD. MARTXVv est toutefois

cytolytique et très important pour la virulence de la souche (Lee et al., 2007; Liu et al., 2007).

Vibrio anguillarum possède une MARTX importante pour sa virulence et une hémolysine, Vah1, est aussi présente chez la souche M93Sm (Li et al., 2008b). Vah1 cause la vacuolisation cellulaire tandis que MARTXVa cause l’arrondissement cellulaire

par son domaine RID seulement, puisque le domaine ACD est absent. Un simple mutant vah1 ou rtxA est atténué et le double mutant n’est pas cytotoxique (Li et al., 2008b).

Photorhabdus luminescens possède des MARTX se trouvant sur deux régions éloignées du chromosome où il y a quatre loci intacts des gènes rtxA et quatre loci interrompus par des mutations du cadre de lecture ou insertion de séquence (Duchaud et al., 2003). L’organisation des gènes est identique à celle de V. cholerae, mais RtxA

ne possède aucun domaine ACD, suggérant que la toxine est incapable de causer la dépolymérisation du réseau d’actine de la cellule cible (Duchaud et al., 2003).

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