HEMOLYSIN: ĐẶC ĐIỂM, LOẠI, CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG - SINH HỌC - 2026

Các hemolysin là một protein nhỏ mà nguyên nhân lỗ chân lông trong tế bào hồng cầu và một số tế bào máu của động vật có vú khác của màng. Nó thường được tổng hợp và bài tiết bởi vi khuẩn gây bệnh.

Protein này là một trong những độc tố vi sinh vật phổ biến nhất và là độc tố đã được nghiên cứu tốt nhất. Đôi khi nó có thể gây ra thiếu máu tan máu, vì số lượng kênh mà nội thất tế bào thoát ra ngoài thậm chí có thể gây ly giải tế bào.

Cấu trúc phân tử của Hemolysin (Nguồn: Jawahar Swaminathan và nhân viên MSD tại Viện Tin sinh học Châu Âu qua Wikimedia Commons)

Nói chung, hemolysin là một độc tố điển hình của các loài Streptococcus ở đường ruột. Chức năng của nó cho phép vi khuẩn phá vỡ hàng rào biểu mô của đường ruột và do đó di chuyển qua máu để xâm nhập vào các mô khác.

Dạng phổ biến nhất mà hemolysin được tìm thấy trong tự nhiên là ở dạng α-hemolysin. Protein này là một trong những yếu tố độc lực quan trọng nhất của hầu hết các chủng Escherichia coli và một số loài clostridia.

Hầu hết các bệnh nhiễm trùng đường tiết niệu là do các chủng Escherichia coli sản sinh ra α-hemolysin có đặc tính tan máu.

Việc sản xuất hemolysin và bacteriocin trong các chủng vi khuẩn có liên quan đến cơ chế cạnh tranh với các loài khác và việc sản xuất cả hai chất độc dường như phụ thuộc vào cùng các yếu tố quyết định di truyền trong bộ gen của vi khuẩn.

nét đặc trưng

Hemolysin được tạo thành từ bảy tiểu đơn vị và gen mã hóa nó có bảy trình tự thúc đẩy. Bảy tiểu đơn vị này chèn vào màng sinh chất của tế bào đích và khi kết hợp với nhau, tạo thành một kênh ion qua đó các chất chuyển hóa từ bên trong tế bào thoát ra ngoài.

Hemolysin là một chất độc tế bào phụ thuộc canxi (Ca + 2) ngoại bào, hoạt động trên màng sinh chất của tế bào trong máu. Các lỗ xốp mà nó tạo ra trong màng cũng ưa nước và khiến nước đi vào bên trong tế bào, có thể dẫn đến ly giải.

Hemolysin là sản phẩm protein điển hình của vi khuẩn gram âm và chúng đều có hai đặc điểm:

1- Sự hiện diện của một peptit rất nhỏ (nonapeptit) được tạo thành từ sự lặp lại của các axit amin glycine và axit aspartic. Các nonapeptit của hemolysin nằm gần phần đầu C của cấu trúc cơ bản của protein.

2- Tất cả các hemolysin đều được vi khuẩn tiết ra môi trường ngoại bào thông qua chất vận chuyển kiểu ABC (ATP-Binding Cassette).

Sự sản xuất Hemolysin thường được phát hiện ở các chủng vi khuẩn thông qua sự phát triển trong môi trường thạch máu. Trong thử nghiệm, một quầng tan máu được quan sát thấy, một sản phẩm của sự phân hủy các tế bào hồng cầu gần các khuẩn lạc vi khuẩn.

Các loại

Có một số loại hemolysin khác nhau, chúng được phân loại bằng một chữ cái Hy Lạp ở đầu tên của chúng. Được nghiên cứu nhiều nhất và phổ biến nhất là α, β và γ hemolysins, tất cả đều do chủng Staphylococcus aureus tạo ra.

Các loại hemolysin được phân loại theo phạm vi tế bào mà chúng tấn công và theo cấu trúc cơ bản của protein.

α-hemolysin

Protein này đặc trưng cho các chủng Staphylococcus aureus và Escherichia coli; nó tấn công bạch cầu trung tính, tế bào hồng cầu, tế bào lympho, đại thực bào, nguyên bào sợi trưởng thành và phôi thai. Nó tương tác với các đầu phân cực của lipid màng sinh chất của các tế bào này để tạo ra một đuôi kỵ nước có kích thước khoảng 5 Ӑ bên trong màng.

β-hemolysin

Được sản xuất bởi Staphylococcus aureus ở mức độ thấp hơn α-hemolysin, β-hemolysin chủ yếu tấn công các tế bào hồng cầu và xâm nhập vào màng độc quyền thông qua các vùng giàu sphingomyelin của màng tế bào.

γ-hemolysin

Nó cũng đã được thấy ở Staphylococcus aureus. Nó được phân loại đồng thời là protein tan máu và leukotoxin, vì nó ảnh hưởng đến các tế bào đa nhân trung tính của người, bạch cầu đơn nhân, đại thực bào và hiếm khi là cả hồng cầu.

Loại γ-hemolysin này là một trong những loại ít có đặc điểm nhất, do đó, phần lớn cơ chế hoạt động của nó vẫn chưa được biết rõ và nó chưa được nghiên cứu trên in vivo.

Cơ chế hành động

Cơ chế hoạt động đã được làm sáng tỏ tương đối rõ ràng là cơ chế hoạt động của α-hemolysin. Tuy nhiên, vì chúng đều là protein tan máu, nên hầu hết các quá trình được cho là chung cho tất cả các hemolysin.

Các nhà khoa học cho rằng để vi khuẩn tiết ra hemolysin ra ngoài môi trường thì chúng phải ở trong môi trường vi mô nghèo dinh dưỡng, do đó, đây sẽ là cơ chế kích hoạt tế bào tiêu diệt tế bào đích và lấy chất dinh dưỡng của chúng.

Cơ chế đã được mô tả trong ba bước: liên kết màng tế bào, chèn và oligome hóa.

Liên kết màng

Hemolysin đã được phát hiện có thể liên kết với các tích phân của bạch cầu trung tính và trong hồng cầu, các protein này đã được chứng minh là có thể liên kết với các thành phần glycosyl hóa như glycoprotein, ganglioside và glycophorins của màng tế bào.

Một số tác giả cho rằng sự hiện diện của các thụ thể trong màng không cần thiết để sự gắn kết của hemolysin xảy ra. Trong mọi trường hợp, cơ chế tái ăn protein của tế bào vẫn chưa được biết chính xác.

Lỗ chân lông xuyên màng được hình thành bởi protein Staphylococcus hemolysin (Nguồn: Tác giả lắng đọng: Song, L., Hobaugh, M., Shustak, C., Cheley, S., Bayley, H., Gouaux, JE; tác giả hình ảnh: Người dùng: Astrojan qua Wikimedia Commons)

Tương tác với màng xảy ra theo hai bước:

- Liên kết ban đầu (thuận nghịch): khi hemolysin liên kết với các miền liên kết canxi của màng. Bước này xảy ra trên bề mặt và rất dễ bị phóng điện.

- Nối bất thuận nghịch: tham gia các miền axit amin với các thành phần lipid của lớp ngoài màng sinh chất của tế bào đích, nhằm tạo thành các liên kết vật lý giữa các hợp chất kỵ nước của màng.

Đưa chất độc vào màng

Α-Hemolysin chèn các gốc 177 và 411 vào lớp đơn chất lipid đầu tiên. Trong môi trường ngoại bào, hemolysin liên kết với các ion canxi, tạo ra sự sắp xếp cấu trúc trong đó và góp phần kích hoạt nó.

Sự chèn này củng cố sự gắn bó không thể đảo ngược vào màng tế bào. Khi sự sắp xếp đã xảy ra, hemolysin trở thành một protein không thể thiếu, vì theo thực nghiệm, người ta đã chỉ ra rằng cách duy nhất để tách nó ra khỏi màng là sử dụng chất tẩy rửa như Triton X-100.

Oligomerization

Khi tất cả hemolysin đã được đưa vào màng sinh chất của tế bào đích, quá trình oligome hóa của 7 tiểu đơn vị tạo nên nó sẽ diễn ra, kết thúc bằng việc hình thành một lỗ protein, rất năng động nhưng phụ thuộc vào thành phần lipid của màng.

Người ta đã quan sát thấy rằng quá trình oligome hóa được ưu tiên bởi các vi miền hoặc các bè lipid của màng tế bào. Những vùng này có thể không tạo thuận lợi cho sự liên kết của protein, nhưng chúng lại ủng hộ sự oligome hóa của cùng một khi được chèn vào.

Càng nhiều hemolysin liên kết với màng, càng có nhiều lỗ chân lông hình thành. Hơn nữa, các hemolysin có thể sắp xếp lẫn nhau (những cái liền kề) và tạo thành các kênh lớn hơn nhiều.

Người giới thiệu

1. Bakás, L., Ostolaza, H., Vaz, WL, & Goñi, FM (1996). Sự hấp phụ thuận nghịch và sự chèn không hồi phục của Escherichia coli alpha-hemolysin vào lớp lipid kép. Tạp chí lý sinh, 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 và HlgC, có thể tạo thành các lỗ xốp hỗn hợp chứa tất cả các thành phần. Tạp chí thông tin hóa học và mô hình hóa, 45 (6), 1539-1545.
3. Gow, JA và Robinson, J. (1969). Tính chất của tinh khiết Staphylococcal β-Hemolysin. Tạp chí vi khuẩn học, 97 (3), 1026-1032.
4. Ike, Y., Hashimoto, H., & Clewell, DB (1984). Hemolysin của phân loài Streptococcus faecalis zymogenes góp phần tăng độc lực ở chuột. Nhiễm trùng và Miễn dịch, 45 (2), 528-530.
5. Remington, JS, Klein, JO, Wilson, CB, Nizet, V. và Maldonado, YA (Eds.). (Năm 1976). Các bệnh truyền nhiễm của thai nhi và trẻ sơ sinh (Quyển 4). Philadelphia: Saunders.
6. Todd, EW (1932). Hemlysin liên cầu kháng nguyên. Tạp chí y học thực nghiệm, 55 (2), 267-280.