溶血素
溶血素は重要な人体器官への黄色ブドウ球菌の感染についての因子であることが判明している。黄色ブドウ球菌は肺炎などの重大な感染症の病原菌である 。肺炎の場合、炎症過程およびピロトーシス(英語版)の原因であるNLRP3インフラマソームによる壊死性肺損傷の誘発にα溶血素が関与する。現時点では、アピゲニンおよびβ-シクロデキストリンは黄色ブドウ球菌による肺炎を軽減すると考えられているが、抗α溶血素抗体は防御をもたらすと考えられている。
別の研究では、黄色ブドウ球菌主要病原性因子の膜孔形成毒素α溶血素(Hla)は代替的なオートファジー経路の活性化に関与する分泌物質であることを示している。このオートファジー応答は、人為的にcAMPの細胞内レベルを上昇させることで阻害されることが実証されている。この阻害は交換因子RAPGEF3とRAP2Bによっても媒介される。
白血球の約80%が生存する用量のα溶血素で前処理した白血球は、細菌および粒子を貪食する能力および走化性を低減させる。白血球の早期活性化、並びにα溶血素による貪食と走化性の阻害がin vivoで起きた時、大腸菌の攻撃からの生存率を大きく向上させる。
多くの溶血素、例えばリステリオリシンOは、宿主食細胞に貪食された感染細菌がファゴソームから脱出すること、それによって宿主の免疫系を回避することを可能にする。
いくつかの溶血素の可溶性単量体および膜孔形成多量体の立体構造がX線結晶構造解析によって決定されている。例えば、黄色ブドウ球菌 (Staphylococcus aureus) のα溶血素は細胞膜上ではホモ-七量体βバレル構造である。コレラ菌 (Vibrio cholerae) 細胞溶解素も七量体の孔を形成する が、黄色ブドウ球菌γ溶血素は八量体の孔を形成する 。
黄色ブドウ球菌由来のα溶血素七量体は直径 100 Å かつ高さ 100 Å のキノコ様の形状を持つ。溶媒が接近可能な膜貫通チャネルは7回対称で、14〜46 Å の範囲の直径を有する。14本鎖逆平行βバレルの外側には、脂質二重層の非極性部分に相補的な表面となる幅約 30 Å の疎水性ベルトがある。α溶血素と脂質二重層との界面は疎水性相互作用のほか塩結合と水素結合によって固定され、これら相互作用は 65 °C 以下であればSDS溶液中においてでさえ七量体の分子安定性を確保する。
溶血素には赤血球破壊の様式により2種類あり、1つは赤血球細胞膜の脂質二重層を加水分解するもの、もう1つは脂質二重層に孔を形成するものである。