Language
Country/Area
No result found
Vũ khí bí mật của vi khuẩn: Làm thế nào để các protein tác động kiểm soát tế bào chủ?
Với sự tiến bộ của vi khuẩn học và sinh học phân tử, các nhà khoa học đã dần khám phá ra bí ẩn về protein tác động của vi khuẩn. Các protein hiệu ứng này là "vũ khí bí mật" mà vi khuẩn gây bệnh đưa đến tế bào vật chủ thông qua hệ thống tiết và chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình nhiễm trùng do vi khuẩn.
Các protein tác động thường giúp các tác nhân gây bệnh xâm nhập vào mô vật chủ, ức chế hệ thống miễn dịch hoặc tăng khả năng sống sót của tác nhân gây bệnh.
Nhiều vi khuẩn gây bệnh có khả năng tiết ra protein hiệu ứng, nhưng số lượng chính xác của hầu hết các loài vẫn chưa được biết rõ. Khi giải trình tự bộ gen của tác nhân gây bệnh, các protein tác động có thể được dự đoán thông qua sự tương đồng về trình tự protein, nhưng những dự đoán này không phải lúc nào cũng chính xác. Quan trọng hơn, do lượng protein hiệu ứng không đáng kể nên rất khó để chứng minh bằng thực nghiệm rằng protein hiệu ứng dự đoán thực sự được tiết vào tế bào chủ.
Lấy vi khuẩn Escherichia coli gây bệnh làm ví dụ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi khuẩn này có thể có hơn 60 protein hiệu ứng, nhưng chỉ có 39 trong số đó được chứng minh là có thể xâm nhập thành công vào tế bào Caco-2 của con người. Ngay cả trong cùng một loài vi khuẩn, các chủng khác nhau thường có sự kết hợp khác nhau của các protein tác động. Ví dụ, tác nhân gây bệnh thực vật Pseudomonas aeruginosa có 14 protein tác động, nhưng số lượng protein tác động được tìm thấy trong nhiều chủng khác nhau là gần 150.
Cơ chế hoạt động của protein tác động
Sự đa dạng của các protein hiệu ứng cho phép chúng tác động đến nhiều quá trình bên trong tế bào vật chủ. Ví dụ, protein tác nhân T3SS của vi khuẩn gây bệnh Escherichia coli, Shigella, Salmonella và Yersinia pestis có khả năng điều chỉnh động lực actin trong tế bào vật chủ để tạo điều kiện cho chúng bám dính hoặc xâm nhập. Chúng cũng có thể phá vỡ quá trình vận chuyển nội bào, ngăn chặn thực bào và điều chỉnh các con đường chết rụng tế bào và phản ứng miễn dịch của vật chủ.
Sau khi tác nhân gây bệnh xâm nhập vào tế bào vật chủ, chúng sử dụng con đường nội bào để tồn tại và một số vi khuẩn thậm chí có thể thay đổi quá trình apoptosis của tế bào.
Ví dụ, thực bào là tế bào miễn dịch có khả năng nhận biết và "ăn" vi khuẩn. Các tế bào này có thể nhận diện vi khuẩn trực tiếp thông qua một loại protein gọi là thụ thể diệt khuẩn A, hoặc gián tiếp thông qua kháng thể và protein bổ sung. Salmonella và Shigella nội sinh lợi dụng sự can thiệp vào quá trình vận chuyển nội bào để trốn tránh thực bào và tồn tại bên trong tế bào vật chủ. Ngược lại, Yersinia pestis ngăn chặn quá trình này bằng cách ức chế sự tái tổ chức của bộ khung tế bào.
Trong quá trình vận chuyển nội bào, Salmonella thúc đẩy sự hình thành vỏ bọc tự thân bên trong "u nang Salmonella" (SCV) và khi SCV trưởng thành, chúng di chuyển đến các trung tâm tổ chức vi ống để thúc đẩy sự sống còn của vi khuẩn. Trong khi đó, Shigella trốn tránh hệ thống nội lysosome bằng cách nhanh chóng phá vỡ các nang của nó.
Ngoài việc ảnh hưởng đến quá trình thực bào và vận chuyển nội bào, một số protein tác nhân gây bệnh có thể can thiệp vào các con đường tiết của tế bào chủ. Ví dụ, protein tác động EspG của vi khuẩn gây bệnh đường ruột Escherichia coli có thể làm giảm tiết interleukin-8 trong tế bào vật chủ, do đó ảnh hưởng đến phản ứng miễn dịch. Protein hiệu ứng này, giống như các protein hiệu ứng khác, có tác dụng ức chế mạnh lên hệ thống miễn dịch của vật chủ.
Nhiều vi khuẩn gây bệnh đã phát triển cơ chế ngăn ngừa quá trình chết rụng tế bào của tế bào chủ nhằm duy trì môi trường sống của chúng.
Ví dụ, các protein tác động NleH và NleF của vi khuẩn Escherichia coli gây bệnh đường ruột có thể ngăn ngừa quá trình apoptosis của tế bào vật chủ. Ngoài ra, các protein tác động của Shigella là IpgD và OspG cũng có chức năng tương tự. Các protein tác động này có thể ngăn chặn tế bào chủ trải qua phản ứng apoptosis bằng cách can thiệp vào con đường NF-kB. Trong khi nhiều protein hiệu ứng đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại cái chết của tế bào chủ, một số protein hiệu ứng lại gây ra cái chết của tế bào, chẳng hạn như các protein hiệu ứng EHEC là EspF, EspH và Cif.
Các phương pháp chống lại phản ứng miễn dịch
Vi khuẩn gây bệnh trốn tránh phản ứng miễn dịch của vật chủ thông qua nhiều con đường khác nhau, một trong những cách chính là can thiệp vào con đường truyền tín hiệu NF-kB trong tế bào vật chủ. Nhiều loại protein tác động có thể ức chế hiệu quả sự hoạt hóa của con đường NF-kB. Ví dụ, protein tác động NleC của vi khuẩn Escherichia coli gây bệnh đường ruột ngăn chặn việc sản xuất IL-8 bằng cách cắt các thành phần của NF-kB. Tương tự như vậy, YopE và YopP của Yersinia pestis ngăn chặn sự hoạt hóa của NF-kB, đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa phản ứng viêm.
Với việc nghiên cứu sâu hơn về protein tác động của vi khuẩn, chúng ta có hiểu biết toàn diện hơn về vai trò của chúng trong nhiễm trùng do mầm bệnh. Trong tương lai, liệu điều này có thay đổi cách chúng ta nghĩ về việc điều trị các bệnh truyền nhiễm không?
