Mycobacterium tuberculosis –bakteerin mammalian cell entry 1 (Mce1) –kompleksin karakterisointi

Mammalian cell entry (Mce) –proteiinit ovat tuberkuloosia (TB) aiheuttavan Mycobacterium tuberculosis (Mtb) –bakteerin taudinaiheuttamiskykyyn liittyviä proteiineja. Mtb:llä on neljä homologista mce-operonia, jotka koodaavat neljää Mce-kompleksia (Mce1, Mce2, Mce3, ja Mce4). Jokainen näistä mce-operoneista koodaa kahta permeaasialayksikköä (YrbEA-B), kuutta substraattia sitovaa proteiinia (SBP:t; MceA-F) ja enintään neljää Mce-assosioituvaa kalvoproteiinia (Mam). Permeaasialayksiköt liittyvät muualta Mtb:n perimästä koodattuun ATPaasi MceG:hen (tunnetaan myös nimellä Mlk) muodostaen toiminnallisen ATP:tä sitovan kasettikuljettimen (ABC-kuljettaja). Lisäksi lipidien sisäänoton koordinaattorin (LucA) ja orphaned-Mam (Omam) –proteiinien on osoitettu osallistuvan Mce-kompleksin stabilointiin. Nykyisen tutkimuskirjallisuuden mukaan Mce1-kompleksi osallistuu rasvahappojen sisäänkuljetukseen mukaan lukien mykolihapon, jota bakteeri voi käyttää hiilen ja energian lähteenä homeostaasissa Mtb:n solukuoren kanssa. Tässä tutkimuksessa suoritettiin sekä rekombinanttisesti tuotetun että endogeenisen Mtb:n Mce1-kompleksin rakenteellinen karakterisointi.
Suuren, useista kalvoproteiineista muodostuvan proteiinikompleksin tuottamiseen sekä Mce-kuljettajien geneettisen järjestäytymisen monimutkaisuuteen liittyvistä haasteista huolimatta, tutkimuksessa onnistuttiin luomaan rekombinanttiproteiinien tuottojärjestelmä, joka mahdollisti kaikkien Mce1-kompleksiin kuuluvien komponenttien tuoton yhdessä ja puhdistamisen kompleksina. Tutkimuksessa osoitettiin, että kuusi Mce1-kompleksin SBP:tä vuorovaikuttavat toistensa kanssa muodostaen Mce1ABCDEF-alakompleksin ja että Mce1A-1F:n kierteisillä domeeneilla on keskeinen rooli niiden vuorovaikutuksessa. Lisäksi tutkimuksessa tuotettiin yhdessä rekombinanttisesti 14 tunnettua Mce1-kompleksin komponenttia ja osoitettiin Mce1-kompleksin muodostuvan in vitro. Rekombinanttisesti tuotettujen Mce1ABCDEF-alakompleksin ja Mce1-kompleksin yksittäispartikkeli elektronimikroskopia (EM) tutkimukset olivat haastavia kompleksien heterogeenisuudesta, matalasta saannosta sekä niiden epävakaudesta johtuen. Kuitenkin endogeenisen, Mtb H37Ra:sta eristetyn Mce1-kompleksin EM-analyysi paljasti pitkänomaisen kaarevan neulamaisen rakenteen, johon AlphaFoldin avulla ennustettu Mce1-kompleksi istui hyvin ja vastasi toisen tutkimusryhmän äskettäin julkaisemaa Mycobacterium. smegmatis -bakteerin Mce1-kompleksin rakennetta. Mce1A-1F:n kierteisten domeenien muodostama neulamainen rakenne omaa hydrofobisen sisuksen, jota pitkin lipidit mahdollisesti kuljetetaan solun sisään mykobakteerisen solukuoren läpi.