Language
Country/Area
No result found
كيف تبقى البكتيريا على قيد الحياة داخل جسم المضيف؟ كشف لغز عملية البلعمة الذاتية ومسارات الإفراز!
في العالم المجهري، تكون التفاعلات بين البكتيريا والمضيفين مليئة بالتعقيد والتحديات. من أجل البقاء في المضيف، تفرز البكتيريا المسببة للأمراض سلسلة من البروتينات تسمى "البروتينات المؤثرة"، وذلك بشكل أساسي من خلال ثلاثة أنظمة إفراز مختلفة: نظام الإفراز من النوع الثالث (T3SS)، ونظام الإفراز من النوع الرابع (T4SS)، ونظام الإفراز من النوع السادس ( T6SS). لا تساعد هذه البروتينات المؤثرة البكتيريا على غزو أنسجة المضيف فحسب، بل تعمل أيضًا على قمع الاستجابة المناعية للمضيف، مما يوفر الدعم الضروري لبقاء البكتيريا.
بعض البكتيريا تحقن عددًا قليلًا من البروتينات المؤثرة، في حين أن بعضها الآخر قد يحقن العشرات أو حتى المئات منها.
على سبيل المثال، إذا فقدت البكتيريا المسببة للطاعون، مثل Yersinia pestis، نظامها الغذائي T3SS، فإن قدرتها المسببة للأمراض تختفي تمامًا، حتى عندما تدخل مجرى الدم مباشرة. في هذه العملية، قد تستخدم الكائنات الحية الدقيقة سلبية الجرام أيضًا حويصلات الغشاء الخارجي للبكتيريا لنقل البروتينات المؤثرة والعوامل المسببة للأمراض من خلال مسارات نقل الحويصلات الغشائية لتغيير البيئة أو مهاجمة الخلايا المستهدفة، مثل تلك الموجودة عند واجهة المضيف-الممرض.
تنوع البروتينات المؤثرة
من المعروف أن العديد من البكتيريا المسببة للأمراض تمتلك بروتينات فعالة تفرزها، ولكن بالنسبة لمعظم الأنواع يظل العدد الدقيق غير معروف. مع تسلسل جينومات مسببات الأمراض، يمكن التنبؤ بالبروتينات المؤثرة على أساس تشابه تسلسل البروتين، ولكن مثل هذه التنبؤات ليست دقيقة دائمًا. بالإضافة إلى ذلك، من الصعب للغاية إثبات ما إذا كانت البروتينات المؤثرة المتوقعة يتم إفرازها بالفعل في الخلايا المضيفة تجريبياً، لأن محتوى كل بروتين مؤثر يكون صغيراً للغاية عادةً.على سبيل المثال، تنبأ توبي وآخرون (2006) بوجود أكثر من 60 بروتينًا مؤثرًا لبكتيريا الإشريكية القولونية المسببة للأمراض، ولكنهم تمكنوا من إثبات أن 39 منها فقط يمكن إفرازها في خلايا Caco-2 البشرية.
حتى داخل نفس النوع البكتيري، غالبًا ما تحتوي السلالات المختلفة على مجموعات مختلفة من البروتينات المؤثرة. على سبيل المثال، تحتوي البكتيريا المسببة لأمراض النبات Pseudomonas syringae على 14 بروتينًا مؤثرًا في سلالة واحدة، ولكن تم العثور على أكثر من 150 بروتينًا مؤثرًا في سلالات مختلفة متعددة.
آلية العمل
نظرًا لتنوع البروتينات المؤثرة، فإن لها تأثيرات مختلفة على العمليات المختلفة داخل الخلايا. يمكن لبروتينات المؤثرة في T3SS لبعض البكتيريا المسببة للأمراض مثل الإشريكية القولونية والشيجيلا والسالمونيلا واليرسينيا تنظيم ديناميكيات الهيكل الخلوي، ومساعدة البكتيريا على الارتباط أو الغزو، ومنع البلعمة، وتعديل مسارات موت الخلايا المبرمج، والتلاعب باستجابات المناعة المضيفة.
على سبيل المثال، تتعرف الخلايا البلعمية على البكتيريا و"تأكلها"، إلا أن البكتيريا اليرسينية تمنع عملية البلعمة عن طريق نقل البروتينات المؤثرة التي تمنع ترتيب الهيكل الخلوي.
أثناء عملية البلعمة الخلوية، تدخل بعض البكتيريا، مثل السالمونيلا والشيجيلا، إلى الخلايا المضيفة وتظل على قيد الحياة فيها. تتلاعب السالمونيلا بالمسار الإندوسومي-الليزوزومي لإنشاء تجويف فجوي يسمى الفجوة المحتوية على السالمونيلا (SCV)، وهو أمر ضروري لبقائها في الداخل. مع نضوج الفيروسات القشرية، تهاجر إلى مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة (MTOC) وتولد خيوطًا بدأتها السالمونيلا (Sif) تعتمد على بروتينات T3SS المؤثرة SseF وSseG. على النقيض من ذلك، تقوم الشيغيلة بإذابة فجواتها بسرعة من خلال عمل بروتينات T3SS المؤثرة IpaB و C.
الهروب المناعي
كما طورت العديد من البكتيريا المسببة للأمراض آليات لتجنب الاستجابة المناعية للمضيف. إذا أخذنا EPEC/EHEC كمثال، فإن بروتينها المؤثر EspG يمكن أن يقلل من إفراز الإنترلوكين 8 (IL-8)، وبالتالي يؤثر على الجهاز المناعي للمضيف. يعمل EspG كبروتين منشط لـ Rab GTPase (Rab-GAP)، والذي يتسبب في سقوط Rab-GTPases في حالة غير نشطة مرتبطة بـ GDP، وبالتالي تقليل عملية نقل ER-homoglia.
على سبيل المثال، تمنع بروتينات المؤثرة EPEC/EHEC NleH وNleF موت الخلايا المبرمج، وتمنع بروتينات المؤثرة Shigella IpgD وOspG موت الخلايا المبرمج عن طريق فسفرة بروتين MDM2 وتثبيته. تعمل السالمونيلا على تثبيط موت الخلايا المضيفة وتنشيط إشارات البقاء بالاعتماد على البروتينات المؤثرة AvrA وSopB.بالإضافة إلى ذلك، تمتلك البكتيريا المسببة للأمراض أيضًا القدرة على منع موت الخلايا المضيفة، وبالتالي الحفاظ على بيئتها المعيشية.
تأثيرات الاستجابة المناعية
تستطيع الخلايا البشرية التعرف على الأنماط الجزيئية المرتبطة بالمسببات المرضية (PAMPs). وعندما ترتبط البكتيريا بهذه المستقبلات، يتم تنشيط مسارات نقل الإشارة مثل مسارات NF-kB وMAPK، مما يؤدي إلى إطلاق السيتوكينات والبروتينات التي تنظم الاستجابات المناعية. عامل. تؤثر العديد من بروتينات التأثير البكتيري على إشارات NF-kB. على سبيل المثال، بروتينات المؤثرة EPEC/EHEC NleE، وNleB، وNleC، وNleH، وTir هي بروتينات مؤثرة مثبطة للمناعة تستهدف في المقام الأول البروتينات الموجودة في مسار إشارات NF-kB.
لقد ثبت أن NleC يشق زوج NF-kB p65، وبالتالي يثبط إنتاج IL-8.
مع تعمق الأبحاث حول البروتينات المؤثرة في البكتيريا، اقترح العلماء أيضًا العديد من قواعد البيانات ذات الصلة والموارد عبر الإنترنت للمساعدة في التنبؤ بالبروتينات المؤثرة في البكتيريا وتحليلها وظيفيًا.
مع الكشف تدريجيا عن هذه العمليات المجهرية، لا يسعنا إلا أن نتساءل: في هذه اللعبة الطويلة الأمد بين المضيف والممرض، كيف يمكن للبشر الاستمرار في تحسين آليات دفاعنا للتعامل مع التحديات المسببة للأمراض المحتملة في المستقبل؟
