Войти
Адгезины представляют собой компоненты клеточной поверхности или придатки бактерий, которые способствуют адгезии или прикреплению к другим клеткам или на поверхности, обычно у хозяина, в котором они заражаются или живут. Адгезины - это тип фактора вирулентности.
Приверженность является важным этапом бактериального патогенеза или заражение, необходимое для колонизации нового хоста. Адгезия и бактериальные адгезины также являются потенциальной мишенью для профилактики или лечения бактериальных инфекций.
Бактерии обычно прикрепляются к поверхностям и живут в тесной связи с ними. В течение жизни бактерии подвергаются частым усилиям сдвига. В самом грубом смысле, бактериальные адгезины служат якорями, позволяющими бактериям преодолевать эти сдвиговые силы окружающей среды, тем самым оставаясь в желаемой среде. Однако бактериальные адгезины не служат своего рода универсальной бактериальной липучкой. Скорее, они действуют как специфические молекулы распознавания поверхности, позволяя нацеливать конкретную бактерию на определенную поверхность, такую как ткань корня у растений, ткани слезного протока у млекопитающих или даже зубную эмаль.
FimH - это бактериальный адгезин, который помогает бактериям, таким как Escherichia coli, связываться с клетками-хозяевами и их рецепторами (здесь: человеческие белки CD48 и TLR4 или остатков маннозы). Большинство фимбрий грамотрицательных бактерий функционируют как адгезины, но во многих случаях это минорная субъединица белка при кончик фимбрий, который и является адгезином. У грамположительных бактерий поверхностный слой белка или полисахарида служит специфическим адгезином. Для эффективного достижения адгезии к поверхностям хозяина многие бактерии продуцируют множество факторов адгезии, называемых адгезинами .
Бактериальные адгезины обеспечивают вид и тканевый тропизм. Адгезины экспрессируются как патогенными бактериями, так и сапрофитными бактериями. Эта распространенность отмечает их как ключевые микробные факторы вирулентности в дополнение к способности бактерий вырабатывать токсины и противостоять иммунной защите хозяина.
Посредством механизмов эволюции разные виды бактерий разработали разные решения проблемы прикрепления специфичных для рецепторов белков к поверхности бактерий. Сегодня в литературе можно встретить множество различных типов и подклассов бактериальных адгезинов.
Типичная структура бактериальной адгезии - это структура фимбрии или пилуса. Бактериальная адгезия состоит в основном из внутримембранного структурного белка, который обеспечивает каркас, на котором могут быть прикреплены несколько внеклеточных адгезинов. Однако, как и в случае фимбрий CFA1, сам структурный белок может иногда действовать как адгезия, если часть белка распространяется в ECM.
Лучше всего охарактеризована Бактериальный адгезин представляет собой фимбриальный адгезин FimH 1 типа. Этот адгезин отвечает за адгезию, чувствительную к D-маннозе. Бактерия синтезирует белок-предшественник, состоящий из 300 аминокислот, затем обрабатывает этот белок, удаляя несколько сигнальных пептидов, в конечном итоге оставляя белок из 279 аминокислот. Зрелый FimH отображается на бактериальной поверхности как компонент фимбриальной органеллы типа 1.
В 1999 г. структура FimH была определена с помощью рентгеновской кристаллографии. FimH разделен на два домена. N-концевой адгезивный домен играет основную роль в распознавании поверхности, в то время как C-концевой домен отвечает за интеграцию органелл. тетрапептидная петля связывает два домена. Кроме того, на конце N-концевого адгезивного домена был идентифицирован карман для связывания углеводов. Эта базовая структура сохраняется в фимбриальных адгезинах 1 типа, хотя недавние исследования показали, что мутации, индуцированные in vitro, могут приводить к добавлению специфичности С-концевого домена, что приводит к бактериальной адгезии с двумя сайтами изгиба и родственными фенотипами связывания.
Большинство бактериальных патогенов используют специфическую адгезию к клеткам-хозяевам в качестве своего основного фактора вирулентности. «Было идентифицировано большое количество бактериальных адгезинов с индивидуальной рецепторной специфичностью». Многие бактериальные патогены способны экспрессировать множество различных адгезинов. Экспрессия этих адгезинов на разных фазах во время инфекции играет наиболее важную роль в вирулентности, основанной на адгезии. Многочисленные исследования показали, что подавления одного адгезина в этих скоординированных усилиях часто бывает достаточно, чтобы сделать патогенную бактерию невирулентной. Это привело к исследованию прерывания активности адгезина как метода лечения бактериальной инфекции.
Изучение адгезинов как точки использования вакцин основано на ранних исследованиях, которые показали, что появился важный компонент защитного иммунитета против определенных бактерий. от способности предотвращать связывание адгезина. Кроме того, адгезины являются привлекательными кандидатами в вакцины, поскольку они часто необходимы для инфицирования и располагаются на поверхности, что делает их легко доступными для антител.
Эффективность антител против адгезина проиллюстрировано исследованиями с FimH, адгезином уропатогенной Escherichia coli (UPEC). Работа с кишечной палочкой основана на наблюдениях за приобретенным иммунитетом человека. Дети в странах третьего мира могут страдать от нескольких эпизодов кишечной палочки диареи в течение первых трех лет жизни. Если ребенок переживает этот начальный период восприимчивости, уровень инфицирования обычно существенно снижается. Полевые исследования показывают, что этот приобретенный иммунитет направлен в первую очередь против бактериальных адгезинов.
Недавние исследования, проведенные Вустерским политехническим институтом, показывают, что потребление клюквенного сока может подавлять действие адгезинов UPEC. Используя атомно-силовую микроскопию, исследователи показали, что силы адгезии со временем уменьшаются после употребления клюквенного сока. Это исследование открыло дверь для дальнейшего изучения пероральных вакцин, в которых используются бактериальные адгезины.
Ряд проблем создают проблемы для исследователей, изучающих концепцию антиадгезинового иммунитета. Во-первых, большое количество различных бактериальных адгезинов нацелено на одни и те же ткани человека. Кроме того, отдельная бактерия может продуцировать несколько разных типов адгезина в разное время, в разных местах и в ответ на разные триггеры окружающей среды. Наконец, многие адгезины представлены в виде разных иммунологически разных антигенных разновидностей, даже в пределах одного клона (как в случае Neisseria gonorrhoeae ).
. Несмотря на эти проблемы, в создании антигенных -адгезионные вакцины. На животных моделях пассивная иммунизация антителами против FimH и вакцинация белком значительно снижали колонизацию UPEC. Более того, адгезины Bordetella pertussis FHA и пертактин являются компонентами три из четырех бесклеточных коклюшных вакцин, которые в настоящее время лицензированы для использования в США. Кроме того, изучаются антиадгезионные вакцины в качестве решения инфекции мочевыводящих путей (ИМП). Было показано, что использование синтетических адгезионных пептидов FimH помогает предотвращать инфицирование слизистой оболочки мочеполовой системы E. coli у мышей.
| Adhesin_Dr | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 drae adhesin из Escherichia coli | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Adhesin_Dr | ||||||||
| Pfam | PF04619 | ||||||||
| Pf am clan | CL0204 | ||||||||
| InterPro | IPR006713 | ||||||||
| |||||||||
Семейство адгезинов Dr связывается с Dr группой крови антигеном компонент коэффициента ускорения распада (DAF). Эти белки содержат как фимбриированные, так и афимбриированные структуры адгезии и опосредуют адгезию уропатогенной Escherichia coli к мочевыводящим путям. Они делают это, вызывая развитие длинных клеточных удлинений, которые окружают бактерии. Они также придают фенотип гемагглютинации, устойчивый к маннозе, который может подавляться хлорамфениколом. Считается, что N-концевая часть зрелого белка отвечает за чувствительность к хлорамфениколу. Кроме того, они вызывают активацию нескольких каскадов передачи сигнала, включая активацию киназы PI-3.
. Адгезины семейства Dr особенно связаны с циститом и беременностью. пиелонефрит.
Молекулы поливалентной адгезии
Молекулы поливалентной адгезии (МАМ) представляют собой широко распространенное семейство адгезинов, обнаруженных у грамотрицательных бактерий, включая E. coli, Vibrio, Yersinia и Pseudomonas aeruginosa. МАМ содержат тандемные повторы доменов входа в клетки млекопитающих (MCE), которые специфически связываются с белками внеклеточного матрикса и анионными липидами на тканях хозяина. Поскольку в них много патогенов, имеющих клиническое значение, поливалентные адгезионные молекулы являются потенциальной мишенью для профилактических или терапевтических противоинфекционных средств. Было показано, что использование нацеленного на адгезию ингибитора МАМ значительно снижает заселение ожоговых ран синегнойной палочкой с множественной лекарственной устойчивостью у крыс.
N. gonorrhoeae - это носитель, почти полностью принадлежащий человеку. «Обширные исследования установили фимбриальные адгезины 4 типа факторов вирулентности N. gonorrhoeae ». Эти исследования показали, что только штаммы, способные экспрессировать фимбрии, являются патогенными. Высокая выживаемость полиморфноядерных нейтрофилов (PMN) характеризует инфекции Neisseria gonorrhoeae. Кроме того, недавние исследования в Стокгольме показали, что Neisseria может путешествовать автостопом по PMN, используя свои адгезиновые пили, тем самым скрывая их от фагоцитарной активности нейтрофилов . Это действие способствует распространению патогена по слою эпителиальных клеток.
Escherichia coli штаммы, наиболее известные как вызывающие диарею, можно найти в тканях кишечника свиней и людей, где они экспрессируют K88 и CFA1. прикрепить к слизистой оболочке кишечника. Кроме того, UPEC вызывает около 90% инфекций мочевыводящих путей. Из тех E. coli, которые вызывают ИМП, 95% экспрессируют фимбрии 1 типа. FimH в E. coli преодолевает основанный на антителах иммунный ответ путем естественного преобразования состояния с высоким сродством в состояние с низким сродством. Посредством этого превращения адгезия FimH может высвобождать связанные с ним антитела. Escherichia coli FimH представляет собой пример конформационно-специфического иммунного ответа, который усиливает воздействие на белок. Изучая эту особую адгезию, исследователи надеются разработать вакцины, специфичные для адгезии, которые могут служить моделью для антител-опосредованной адгезии патогенов.
Адгезины также используются в клеточной коммуникации и связываются с поверхностными коммуникаторами. Также может использоваться для связывания с другими бактериями.
