Kolicín

**Kolicín** je spoločný názov skupiny toxických exoproteínov produkovaných kolicinogénnymi kmeňmi čeľade *[[Enterobacteriales|Enterobacteriaceae]]* v priebehu rastu bakteriálnej kultúry. Prvý objavený kolicín, kolicín V (v súčasnosti klasifikovaný ako mikrocín V) bol identifikovaný belgickým vedcom André Gratiom v roku 1925; ten ho definoval ako termolabilný produkt prítomný v kultúre *[[Escherichia coli]]* V a toxický pre 
*E. coli* Ф. Pomenoval ho „princíp V“ – podľa kmeňa *E. coli* V virulentného pre zvieratá, ktorý Gratia nazýval *coli* V. Tieto baktérie sa podľa neho javili „ako normálne“, boli ale zodpovedné za lýzu iných buniek, konkrétne buniek *E. coli* Ф. Ďalej sa o tento fenomén skoro nikto nezaujímal, až do roku 1946, keď Fredericq začal študovať neobvyklý prípad vnútrodruhového antagonizmu u črevných baktérií. V súčasnosti je identifikovaných viac než 34 typov kolicínov, z nich 24 je dobre preskúmaných.
thumb|alt=alt text|''Escherichia coli'' kultivovaná na Endovom médiu

Kolicíny tvoria samostatnú skupinu v rámci veľkej rodiny bakteriocínov. Bakteriocíny sú charakteristické úzkym spektrom pôsobnosti, sú toxické iba pre baktérie rovnakého druhu ako je producentský kmeň, alebo pre blízko príbuzné druhy. Základnými skupinami bakteriocínov sú 
* *kolicíny* – vysokomolekulové proteíny (25 – 80 kDa)  produkované zástupcami čeľade *Enterobacteriace*. Do tejto skupiny proteínov sa radia aj napr. pyocíny typu S druhu *[[Pseudomonas pyogenes]]*, kloacíny druhu *[[Enterobacter cloacae]]*, marcescíny druhu *[[Serratia marcescens]]*, pesticíny druhu *[[Yersinia pestis]]*.
* *[[mikrocín]]y* – nízkomolekulové látky (do 10 kDa) peptidickej povahy produkované zástupcami čeľade *Enterobacteriaceae* proti fylogeneticky príbuzným kmeňom.
* *korpuskulárne [[bakteriocín]]y* – vysokomolekulové častice podobné fágovému bičíku (phage tail-like bacteriocins). Delia sa do dvoch skupín – kontraktilné korpuskulárne bakteriocíny (R-typ) a nekontraktilné, ale flexibilné korpuskulárne bakteriocíny (F-typ). Výskyt korpuskulárnych bakteriocínov bol pozorovaný napr. u druhov *Budvicia aquatica*, *Pseudomonas aeruginosa* a *Pragia fontium*.
* *[[lantibiotikum|lantibiotiká]]* – peptidy obsahujúce nezvyčajné aminokyseliny lantionín a 3-metyllantionín; produkované grampozitívnymi baktériami produkujúcimi laktát.

## Klasifikácia a nomenklatúra kolicínov
Klasifikácia a nomenklatúra kolicínov úzko súvisí s princípom interakcie kolicínu s citlivou bunkou. Interakcia prebieha v troch krokoch: najprv dochádza k väzbe kolicínu na špecifický receptor vonkajšej membrány hostiteľskej bunky, následne k translokácii cez bunkový obal (pomocou translokačného systému Tol alebo Ton) a k *letálnej interakcii* kolicínu so špecifickým intracelulárnym cieľom (vlastný cytotoxický efekt kolicínu).thumb|left|alt=A|Rozdelenie kolicínov.
Kolicíny možno klasifikovať na základe kolicínom využívaného receptoru hostiteľskej bunky. Táto väzba kolícinu na daný receptor predstavuje interakciu dvoch proteínov nevyžadujúcu žiadnu energiu. V prípade využívania jedného receptoru viacerými kolicínmi sa ďalej tieto kolicíny diferencujú na základe absencie skríženej imunity producentských kmeňov a označujú sa číslicami, napr. E1-E9, alebo písmenami Ia a Ib.

Podľa využívaného **translokačného systému** klasifikujeme kolicíny do dvoch skupín: 
* *Skupina A* – kolicíny translokované **Tol systémom**. Tol systém obsahuje proteíny – TolA, TolQ, TolR, periplazmatický proteín TolB a proteín Pal (lipoproteín ukotvený vo vonkajšej membráne).
* *Skupina B* – kolicíny translokované **Ton sytémom**. Ton systém je formovaný z troch proteínov vonkajšej membrány TonB, ExbB a ExbD.

Ďalej možno kolicíny klasifikovať na základe cytotoxického účinku:
* kolicíny s nukleázovou aktivitou,
* kolicíny s účinkom na cytoplazmatickú membránu,
* kolicíny blokujúce transláciu
* kolicíny zabraňujúce syntéze mureínu degradáciou jeho prekurzorov.

## Syntéza kolicínov
V roku 1953 bolo zistené, že schopnosť produkovať kolicíny je viazaná na extrachromozomálne genetické elementy, pomenované ako kolicinogénne faktory. V roku 1965 De Witt a Helinski prezentovali prvý dôkaz lokalizácie genetických kolicinogénnych determinant na plazmidoch. 
Kolicinogénne plazmidy – *Col plazmidy*, sú plazmidy s veľkosťou od 6 – 94 kbp.

thumb|alt=|Baktéria '''''Escherichia coli''''' produkujúca kolicín Ia a mikrocín V''.
Sú známe dva základne typy Col plazmidov :
* *Typ 1* – zahŕňa malé plazmidy s veľkosťou 6 – 10 kbp *(LMW – nízkomolekulové)*, vyskytujúce sa v bunke približne v 20 kópiách, schopné amplifikáce a prenosu v prítomnosti konjugatívneho plazmidu. Kódujú prevažne kolicíny skupiny A (ale aj kolicíny 5 a 10 patriace do skupiny B), sú využívané v genetickom inžinierstve a biotechnológiach.
* *Typ 2* – veľké plazmidy s veľkosťou ~40 kbp *(HMW – vysokomolekulové)*, vyskytujúce sa v jednej, alebo málo kópiách, zvyčajne kódujú kolicíny skupiny B. Sú konjugatívne a napomáhajú horizontálnemu prenosu genetického materiálu medzi donorovou a recipientnou bunkou. Môžu obsahovať 1 – 2 kolicínových operónov, lokalizovaných vedľa seba. Baktérie, ktoré nesú veľké plazmidy s dvoma operónmi potom produkujú 2 rozličné kolicíny, napr. B a D, B a M, alebo kolicín Ia a mikrocín V.

Napriek odlišnému cytotoxickému účinku kolicínov na bunku, majú kolicíny podobnú genetickú štruktúru. Vo všetkých kolicínových genetických elementoch (kolicínových operónoch) je prvým génom gén kódujúci kolicín, ďalej gén *imm* kódujúci imunitný proteín, ktorý je súčasťou všetkých Col plazmidov a gén *kil* kódujúci lytický proteín (prítomný len v malých Col plazmidoch). Imunitný proteín zabezpečuje ochranu kolicinogénnej bunky pred účinkom vlastného kolícinu a pred účinkom kolicínu rovnakého typu z okolitého prostredia. Lytický proteín je malý lipoproteín uľahčujúci uvoľnenie nasyntetizovaného kolicínu z produkčnej bunky. 
thumb|center|alt=|Kmene '''''E. coli''''' produkujúce bakteriocíny''.
Organizácia génov na Col plazmidoch závisí na cytotoxickom účinku kolicínu i na interakcii kolicínu s imunitným proteínom. U kolicínov *depolarizujúcich cytoplazmatickú membránu* hostiteľskej bunky je gén imm transkribovaný nepretržite z vlastného promotora, v smere opačnom ako gén pre kolicín a gén kil. U kolicínov s *nukleázovou aktivitou* je gén imm súčasťou transkripčnej jednotky a je orientovaný v smere transkripcie génu pre kolicín a génu kil. Je kontrolovaný promotorom celej transkripčnej jednotky a navyše aj vlastným promotorom, z ktorého je prepisovaný v prípade, že je kolicínovy operón vypnutý.

## Referencie

Kategória:Mikrobiológia
Kategória:Toxikológia
Kategória:Biotechnológia
Kategória:Genetika