Language
Country/Area
No result found
Как бактерии выживают внутри хозяина? Раскрывая тайну эндоцитоза и путей секреции!
В микроскопическом мире взаимодействие бактерий и хозяев полно сложностей и проблем. Для того чтобы выжить в организме хозяина, патогенные бактерии секретируют ряд белков, называемых «эффекторными белками», в основном через три различные системы секреции: систему секреции типа III (T3SS), систему секреции типа IV (T4SS) и систему секреции типа VI ( Т6СС). Эти эффекторные белки не только помогают бактериям проникать в ткани хозяина, но и подавляют иммунный ответ хозяина, обеспечивая необходимую поддержку для выживания бактерий.
Некоторые бактерии вводят только несколько эффекторных белков, в то время как другие могут вводить десятки или даже сотни.
Например, если бактерия, вызывающая чуму, такая как Yersinia pestis, утрачивает свой T3SS, ее патогенность полностью устраняется, даже если она попадает в кровоток напрямую. В этом процессе грамотрицательные микроорганизмы могут также использовать везикулы внешней мембраны бактерий для транспортировки эффекторных белков и патогенных факторов через пути перемещения мембранных везикул с целью изменения окружающей среды или атаки на клетки-мишени, например, на границе хозяина и патогена.
Разнообразие эффекторных белков
Известно, что многие патогенные бактерии обладают секретируемыми эффекторными белками, но для большинства видов их точное число остается неизвестным. Поскольку геномы патогенов секвенированы, эффекторные белки можно предсказать на основе сходства последовательностей белков, но такие прогнозы не всегда точны. Кроме того, довольно сложно экспериментально доказать, действительно ли предсказанные эффекторные белки секретируются в клетки-хозяева, поскольку содержание каждого эффекторного белка обычно очень мало.
Например, Тобе и др. (2006) предсказали более 60 эффекторных белков для патогенной E. coli, но смогли продемонстрировать, что только 39 из них могут секретироваться в человеческие клетки Caco-2.
Даже в пределах одного вида бактерий разные штаммы часто имеют разный набор эффекторных белков. Например, у фитопатогенной бактерии Pseudomonas syringae в одном штамме обнаружено 14 эффекторных белков, а в нескольких различных штаммах обнаружено более 150 эффекторных белков.
Механизм действия
Учитывая разнообразие эффекторных белков, они по-разному влияют на различные процессы внутри клеток. Эффекторные белки T3SS некоторых патогенных E. coli, Shigella, Salmonella и Yersinia могут регулировать динамику цитоскелета, способствовать прикреплению или инвазии бактерий, предотвращать фагоцитоз, модулировать пути апоптоза и манипулировать иммунными реакциями хозяина.
Например, фагоциты распознают и «съедают» бактерии, но иерсинии подавляют фагоцитоз, транспортируя эффекторные белки, которые подавляют организацию цитоскелета.
В процессе эндоцитоза некоторые бактерии, такие как сальмонелла и шигелла, проникают в клетки хозяина и выживают в них. Сальмонелла манипулирует эндосомально-лизосомальным путем, создавая вакуолярную полость, называемую сальмонеллосодержащей вакуолью (SCV), которая необходима для ее выживания внутри. По мере созревания SCV мигрируют в центр организации микротрубочек (MTOC) и генерируют инициированные сальмонеллами филаменты (Sif), зависящие от эффекторных белков T3SS SseF и SseG. Напротив, шигелла быстро растворяет свои вакуоли под действием эффекторных белков T3SS IpaB и C.
Иммунное ускользание
Многие патогенные бактерии также выработали механизмы, позволяющие избегать иммунного ответа хозяина. Если взять в качестве примера EPEC/EHEC, то его эффекторный белок EspG может снижать секрецию интерлейкина-8 (IL-8), тем самым влияя на иммунную систему хозяина. EspG функционирует как белок, активирующий Rab-GTPase (Rab-GAP), который заставляет Rab-GTPases переходить в неактивное GDP-связанное состояние, тем самым снижая процесс транспорта ER-гомоглии.
Кроме того, патогенные бактерии также обладают способностью предотвращать апоптоз клеток хозяина, тем самым поддерживая свою среду обитания.
Например, эффекторные белки EPEC/EHEC NleH и NleF предотвращают апоптоз, а эффекторные белки Shigella IpgD и OspG предотвращают апоптоз путем фосфорилирования и стабилизации белка MDM2. Сальмонелла подавляет апоптоз клеток хозяина и активирует сигналы выживания, полагаясь на эффекторные белки AvrA и SopB.
Эффекты иммунного ответа
Человеческие клетки способны распознавать патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMP). Когда бактерии связываются с этими рецепторами, активируются пути передачи сигнала, такие как пути NF-kB и MAPK, что приводит к высвобождению цитокинов и белков, которые регулируют иммунные реакции. фактор. Многие бактериальные эффекторные белки влияют на сигнализацию NF-kB. Например, эффекторные белки EPEC/EHEC NleE, NleB, NleC, NleH и Tir являются иммуносупрессивными эффекторными белками, которые в первую очередь нацелены на белки в сигнальном пути NF-kB.
Было показано, что NleC расщепляет пару NF-kB p65, тем самым подавляя выработку IL-8.
С углублением исследований бактериальных эффекторных белков ученые также предложили множество соответствующих баз данных и онлайн-ресурсов, помогающих в прогнозировании и функциональном анализе бактериальных эффекторных белков.
Поскольку эти микроскопические процессы постепенно раскрываются, мы не можем не задаться вопросом: как в этой долговременной игре между хозяином и патогеном люди могут продолжать совершенствовать свои защитные механизмы, чтобы справляться с возможными патогенными вызовами в будущем?
