Boundary region between coexisting lipid phases as initial binding sites for Escherichia coli alpha-hemolysin: A real-time study

Autores
Maté, Sabina María; Vazquez, Romina Florencia; Herlax, Vanessa; Daza Millone, Maria Antonieta; Fanani, Maria Laura; Maggio, Bruno; Vela, Maria Elena; Bakas, Laura Susana
Año de publicación
2014
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
α-Hemolysin (HlyA) is a protein toxin, a member of the pore-forming Repeat in Toxin (RTX) family, secreted by some pathogenic strands of Escherichia coli. The mechanism of action of this toxin seems to involve three stages that ultimately lead to cell lysis: binding, insertion, and oligomerization of the toxin within the membrane. Since the influence of phase segregation on HlyA binding and insertion in lipid membranes is not clearly understood, we explored at the meso- and nanoscale—both in situ and in real-time—the interaction of HlyA with lipid monolayers and bilayers. Our results demonstrate that HlyA could insert into monolayers of dioleoylphosphatidylcholine/sphingomyelin/cholesterol (DOPC/16:0SM/Cho) and DOPC/24:1SM/Cho. The time course for HlyA insertion was similar in both lipidic mixtures. HlyA insertion into DOPC/16:0SM/Cho monolayers, visualized by Brewster-angle microscopy (BAM), suggest an integration of the toxin into both the liquid-ordered and liquid-expanded phases. Atomic-force-microscopy imaging reported that phase boundaries favor the initial binding of the toxin, whereas after a longer time period the HlyA becomes localized into the liquid-disordered (Ld) phases of supported planar bilayers composed of DOPC/16:0SM/Cho. Our AFM images, however, showed that the HlyA interaction does not appear to match the general strategy described for other invasive proteins. We discuss these results in terms of the mechanism of action of HlyA
Fil: Maté, Sabina María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; Argentina
Fil: Vazquez, Romina Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; Argentina
Fil: Herlax, Vanessa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; Argentina
Fil: Daza Millone, Maria Antonieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Fanani, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: Maggio, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: Vela, Maria Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Bakas, Laura Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; Argentina
Materia
Pore-Forming Toxin
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Supported Lipid Bilayer
Liquid-Ordered Phase
Liquid-Disordered Phase
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
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Since the influence of phase segregation on HlyA binding and insertion in lipid membranes is not clearly understood, we explored at the meso- and nanoscale—both in situ and in real-time—the interaction of HlyA with lipid monolayers and bilayers. Our results demonstrate that HlyA could insert into monolayers of dioleoylphosphatidylcholine/sphingomyelin/cholesterol (DOPC/16:0SM/Cho) and DOPC/24:1SM/Cho. The time course for HlyA insertion was similar in both lipidic mixtures. HlyA insertion into DOPC/16:0SM/Cho monolayers, visualized by Brewster-angle microscopy (BAM), suggest an integration of the toxin into both the liquid-ordered and liquid-expanded phases. Atomic-force-microscopy imaging reported that phase boundaries favor the initial binding of the toxin, whereas after a longer time period the HlyA becomes localized into the liquid-disordered (Ld) phases of supported planar bilayers composed of DOPC/16:0SM/Cho. 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Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ; ArgentinaFil: Daza Millone, Maria Antonieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Fanani, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Maggio, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Vela, Maria Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Bakas, Laura Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. 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