Abstract
Capacitatea speciilor bacteriene de a coloniza și infecta organismele gazdă depinde în mod critic de capacitatea lor de a adera la suprafețele celulare ale gazdei. Aderența la suprafețele celulare este cunoscută ca fiind esențială pentru activarea și livrarea anumitor factori de virulență, dar poate afecta, de asemenea, direct semnalizarea celulei gazdă pentru a ajuta la răspândirea și supraviețuirea bacteriilor. În această revizuire vom discuta despre progresele recente în domeniul aderenței bacteriene, despre modul în care începem să dezvăluim efectele pe care le au adezinele asupra semnalizării celulelor gazdă și despre modul în care aceste modificări ajută bacteriile în ceea ce privește supraviețuirea și evaziunea răspunsurilor imune. În cele din urmă, vom evidenția modul în care exploatarea adezinelor bacteriene poate oferi noi căi terapeutice pentru tratamentul unei game largi de infecții bacteriene.
1. Introducere
tabelul 1
Adezine bacteriene și liganzii acestora.
| S. aureus | Factorul de aglomerare A (ClfA) | Fibrinogen-lanțul γ | Aderența și evaziunea imună | [14.15] |
| Factor de aglomerare B (ClfB) | Lanțul α al fibrinogenului, keratina 10 și loricrina | Aderența la celulele epiteliale descuamate | [15] | |
| FnBPA/FnBPB | Fibronectina, fibrinogenul lanțului γ și elastina | Aderența la ECM, formarea biofilmului | [15] | |
| Adezina colagenului (Cna) | Colagen, complement C1q | Aderența, evaziunea complementului | [15] | |
| Streptococic sp. | Sfbl | Fibronectina | Adeziune | [8.9] |
| Yersinia sp. | Invazie | β1-integrină | Aderența, interiorizarea | [16] |
| Autotransportator trimeric YadA | Fibronectină, colagen | Aderența, interiorizarea | [17] | |
| Ail | Fibronectina, Laminina, C4bp, complementul H | Livrare Yop, aderență, internalizare, rezistență serică | [18.19] | |
| E coli | CU P-pilus | Gal (α1-4) gal conținând receptori | Aderență, răspuns imun | [20] |
| CU tip am văzut | Manoză care conține glicoproteine | Aderență, inflamație | [21.22] | |
| Afa/Dr. | Colagen, hDAF, CEACAM | Aderență, inflamație | [23] | |
| Creț | Fibronectină, laminină | Formarea, invazia, inflamația biofilmului | [24] | |
| Antigenul autotransportator trimeric 43 | Necunoscut | Agregare | [25] | |
| N. meningitidis | Pilus tip IV | Necunoscut | Aderența, agregarea, motilitatea, transferul ADN-ului | [26] |
| M. tuberculoza | Amiloid Mtp | Laminin | Aderență, colonizare | [27] |
| MCE1a | Necunoscut | Aderență, invazie | [28,29] | |
| V. parahaemolyticus | MAM7 | Acid fosfatidic, fibronectină | Aderență, invazie | [30] |
| H. pylori | Pilus tip IV | β5-Integrină | Producția de gastrină, crește aciditatea | [31] |
| BabA | Antigen Lewis B. | Aderență, inflamație | [32] | |
| L. rhamnosus GG | SpaCBA pilus | Mucus | Aderență, imunomodulare | [33,34] |
| Salmonella sp. | FliC | Colesterol | Aderența, formarea biofilmului | [35] |
| PefA | Antigenul grupului sanguin Lewis X | Adeziune | [36] | |
| Tipul I pilus FimH | Manoză care conține glicoproteine | Adeziune | [37] |
FnBP: proteine care leagă fibronectina; ECM: matrice extracelulară; CU: Chaperone-usher.
Prin urmare, este clar că aderența rămâne o caracteristică integrală pe tot parcursul infecțiilor bacteriene. În timp ce subiectul aderenței bacteriene și într-o oarecare măsură efectul pe care acesta îl are asupra semnalizării celulei gazdă a fost revizuit anterior [1,2], în această revizuire ne propunem să rezumăm punctele cheie legate de diferitele mecanisme de aderență bacteriană și să evidențiem progresele recente pe teren, cu accent pe efectele aderenței pe care le poate avea semnalizarea celulei gazdă și, în cele din urmă, modul în care aceste interacțiuni pot fi exploatate în termeni de terapii noi pentru o gamă largă de infecții bacteriene, evitând în același timp efectele în afara țintei asupra gazdei.
2. Clasele de adezină bacteriană și liganzii lor
2.1. Proteinele care leagă integrina și fibronectina
Integrinele reprezintă un grup extrem de conservat de glicoproteine transmembranare heterodimerice, care sunt esențiale pentru multe interacțiuni celulă - celulă și celulă - matrice. În special, integrinele care leagă colagenul s-au dovedit a fi conservate pe tot arborele metazoan al vieții și formează o componentă esențială a multi-celularității la animale [3,4,5]. Datorită prezenței răspândite pe scară largă în regnul animal și a faptului că semnalizarea integrinei facilitează multe cascade esențiale de semnalizare celulară, inclusiv cele implicate în aderența celulară și organizarea citoscheletală, multe specii bacteriene au dezvoltat mecanisme de adeziune care interacționează direct sau indirect cu receptorii integrinei gazde.
Proteinele de legare a fibronectinei (FnBP) alcătuiesc un grup divers de adezine de suprafață care se leagă de fibronectina proteică a matricei extracelulare (ECM). Ca atare, acestea sunt o subclasă a unei familii numeroase de adezine bacteriene denumite componente de suprafață microbiană care recunosc molecule de matrice adezivă sau MSCRAMMS scurte [6]. În cazul bacteriei gram-pozitive Staphylococcus aureus această interacțiune cu fibronectina din cadrul ECM este capabilă să faciliteze legarea bacteriană de suprafața celulei gazdă prin exploatarea fibronectinelor care se leagă de celula gazdă integrină α5β1 (Figura 1). S-a demonstrat că legarea S. aureus FnBPA de integrina α5β1 prin punte de fibronectină facilitează absorbția bacteriană în celulele gazdă [7]. În plus, s-a demonstrat că Streptococcal FnBP Sfbl/F1 mediază invazia celulelor epiteliale [8,9]. Deși legarea FnBP de fibronectină a fost raportată ca fiind o interacțiune puternică (
2,5 nN), posibil datorită faptului că o singură FnBP poate lega până la 9 molecule de fibronectină [10,11], importanța FnBP în timpul infecției atunci când se compară tulpini mutante de tip sălbatic sau FnBP in vivo a fost variabilă. S-a sugerat că acest lucru se poate datora tipului larg de boli cauzate de aceste organisme și prevalenței unor factori de virulență suplimentari în anumite circumstanțe pot avea roluri redundante [12]. Cu toate acestea, un studiu mai recent a demonstrat că FnBP sunt esențiale pentru formarea biofilmului în tulpina S. aureus LAC, un izolat clinic rezistent la meticilină [13].
Adezinele bacteriene și efectul lor asupra semnalizării celulei gazdă.
Bacteriile pot adera și se pot interioriza în celulele gazdă prin interacțiunea directă cu integrinele. Invasinul proteinei Yersinia facilitează aderența inițială a bacteriei și se leagă cu afinitate ridicată la receptorii β1-integrină găsiți pe suprafața celulelor M [16]. Cu toate acestea, după atașarea și invazia inițială, expresia invasinului este redusă, iar aderența este menținută de adezinele YadA și Ail care mediază rezistența serică și promovează aderența strânsă la proteinele ECM fibronectină și colagen (Figura 1) [17,19]. Mecanismul de internalizare indus de invasin va fi discutat mai jos.
2.2. Chaperone-Usher Pili: P Pili și Tip I Pili
Pilii de tip I reprezintă o altă clasă de fimbrii heteropolimerice prezente pe suprafața E. coli patogenă (UPEC și DAEC) și sunt codificate de operonul fim. Similar cu P-pilus, pili de tip I se formează printr-o cale CU care cuprinde FimC ca chaperonă periplasmatică și FimD ca dispozitiv de deschidere a membranei externe (Figura 1) [40]. Tipul adezin al fimbriei este format din subunitatea FimH care leagă glicoproteine care conțin mono- și tri-manoză. Analiza structurală și biofizică a tipului I și a P-pili a demonstrat că legarea adezinelor de tip la liganzii lor respectivi se realizează printr-o legătură de prindere (o legătură a cărei rezistență este crescută cu o forță precum stresul de forfecare) și că reglarea legării rezistența poate fi controlată prin desfacerea domeniului tijei înfășurate elicoidal [41]. În plus, dovezile recente au implicat, de asemenea, FimH ca un factor cheie în influențarea virulenței. S-a demonstrat că prin alterarea conformației adezinei prin mutații punctuale în FimH ale bolii Crohn asociate cu E. coli aderent-invaziv, rezultă inflamația intestinală îmbunătățită printr-un mecanism necunoscut [22].
2.3. Tipul IV Pili
2.4. Amiloizi adezivi
2.5. Autotransportatori
2.6. Molecule de adeziune multivalente
3. Efectul adeziunii bacteriene asupra semnalizării celulei gazdă
Abilitatea de a se atașa la suprafețele celulei gazdă este evident un prim pas cheie în colonizare, deoarece aceasta poate reduce capacitatea de eliminare a gazdei prin stres de forfecare, cu toate acestea, atașamentul singur nu este suficient pentru a stabili și menține o infecție. Bacteriile au dezvoltat mecanisme de manipulare a mediului gazdă înconjurător și a răspunsului imun pentru a ajuta răspândirea și supraviețuirea lor prin alterarea semnalizării celulei gazdă. În timp ce această abilitate în etapele ulterioare ale infecției poate fi atribuită unei nenumărate efectoare secretate, în funcție de bacterii și mediul de nișă, există dovezi acumulate că, în etapele inițiale ale infecției, multe specii sunt capabile să manipuleze semnalizarea celulei gazdă direct proces de adeziune.
Deși legarea integrinei este o țintă obișnuită pentru mulți agenți patogeni pentru a modifica organizarea citoscheletală a actinei, studii recente au evidențiat molecule alternative de suprafață celulară care pot duce, de asemenea, la efecte în aval asupra citoscheletului. Acizii fosfatidici reprezintă între 1% și 4% din conținutul de fosfolipide al unei celule și sunt precursori cheie pentru alte fosfolipide, reglează curbura membranei și pot afecta o gamă largă de molecule de semnalizare [61,62,63,64,65]. Clusterarea adezinei MAM7 a lui V. parahaemolyticus la suprafața celulei gazdă la legarea la acidul fosfatidic s-a dovedit recent că mediază activarea GTPazei mici RhoA. Activarea în RhoA duce la rearanjări ale actinei, rezultând redistribuirea proteinelor de joncțiune strânsă și perturbarea integrității epiteliale. Această distrugere a barierei epiteliale permite V. parahaemolyticus să se transloce peste straturile epiteliale polarizate [66].
Adezinele bacteriene pot provoca, de asemenea, răspunsuri imune în țesutul gazdă, cum ar fi subunitatea CsgA curlin a Enterobacteriaceae care se leagă și activează semnalizarea receptorului Toll 2 în celulele gazdă, ducând la creșterea inflamației [67].
4. Potențialul inhibării adeziunii ca nouă intervenție în infecții
5. Rezumat
Mulțumiri
Daniel H. Stones și Anne-Marie Krachler ar dori să recunoască Consiliul de Cercetare a Biotehnologiei și Științelor Biologice (BBSRC) New Investigator Award BB/L007916/1.
- Fumatul afectează nivelurile de energie și motivația pe care o plasează mintea ta
- Grupa de sânge vă afectează dieta
- Listă de produse alimentare pentru copii pentru a le menține fericiți, activi și sănătoși - Listonic
- Pui slab, pierdut în greutate, pieptene palid Pui BackYard - Aflați cum să crească puii
- Visele unei mame decedate - Învățați interpretarea viselor