Pilus (Deutsch)
4 Pili
Pili sind filamentöse, extrazelluläre Strukturen, die es Bakterien ermöglichen, an biotischen und abiotischen Oberflächen zu haften. Eine Vielzahl von Pili wurde auf der Zelloberfläche von Aeromonas spp. mit frühen Studien zunächst beschreiben zwei unterschiedliche pili Arten aufgrund Ihrer strukturellen Unterschiede: kurz-rigid (S/R) und lang-welligen (L/W) pili (Carrello, Silburn, Budden, & Chang, 1988; Ho, Mietzner, Smith, & Schoolnik, 1990)., Aeromonas-Stämme, die aus Umweltproben gesammelt wurden, zeigten bevorzugt eine große Anzahl von S/R-Pili, während Isolate aus klinischen Proben eher eine kleine Anzahl von L/W-Pili produzierten (Carrello et al., 1988); Vorschlag von L / W Pili, an der Virulenz beteiligt zu sein. Bei gramnegativen Bakterien gibt es vier Hauptgruppen bakterieller Pili: Pili, die über den „Chaperon-Usher-Weg“, Pili vom Typ IV, Pili, die über den extrazellulären Keimbahn zusammengesetzt sind, und Pili, die über den „alternativen Chaperon-Usher-Weg“ zusammengesetzt sind. Aeromonas spp., es wurde festgestellt, dass Pili vom Typ I, die vom „Chaperone-Usher Pathway“ und vom Typ IV Pili zusammengestellt wurden, exprimiert werden. Ultrastrukturelle Studien von Ho et al. (1990) auf die S/R-pilus von A. hydrophila AH26 offenbart die pilin (major wiederholende Einheit des pilus) haben Homologie mit Typ I und Pap (pyelonephritis assoziierte pili) pili von E. coli (Ho et al. 1990) und gehören zur Gruppe der Pili, die vom Chaperone-Usher Pathway zusammengestellt wurden. Typ-I-Pili von mesophilen Aeromonas-Arten wurden mit der Autoagglutination von Zellen assoziiert, jedoch nicht mit Pathogenität., Adhäsionsstudien von Honma und Nakasone (1990) zeigten, dass, obwohl ihr A. hydrophila-Stamm (Ae6) stark an Kaninchen und menschlichen Darm anhaftete, Antikörper, die an den S/R-Pili angehoben wurden, die Adhäsion an Zellen nicht blockierten und abgeschoren wurden S/R-Pili hatten auch keine Affinität zu Wirtszellen. Die Gene, die für Pili vom Typ I kodieren, wurden nun in den Genomen einer Reihe von Aeromonas-Arten lokalisiert, darunter einige mesophile Arten und die psychrophile Aeromonade, A. salmonicida subsp salmonicida (Reith et al., 2008; Seshadri et al., 2006). Im Gegensatz zu mesophilen Aeromonaden ist der Typ I Pilus von A., salmonicida scheint eine Rolle bei der Besiedlung des atlantischen Lachses zu spielen. Mutationsstudien von Dacanay und Kollegen (2010) zeigten, dass A. salmonicida, dem Pilus operon vom Typ I fehlt, eine verringerte Fähigkeit hat, am Magen-Darm-Trakt des atlantischen Lachses zu haften. Nach der Adhäsion war die mutierte Fähigkeit, in den Wirt einzudringen, jedoch mit dem Wildtyp vergleichbar, was darauf hindeutet, dass Pili vom Typ I nur in den Anfangsstadien der Kolonisation involviert waren (Dacanay et al., 2010).
Auf die L/W-Pili haben sich beträchtliche Arbeiten an Aeromonad Adhäsion konzentriert., Adhäsionsstudien mit einer Vielzahl mesophiler Stämme in den 1990er Jahren haben die Bedeutung dieser Anhängsel bei der Besiedlung von Wirtsgewebe hervorgehoben., Mechanische Entfernung von L/W-pili aus der bakteriellen Zelloberfläche oder pre-Behandlung von bakteriellen Zellen mit einem anti-pilin-Antikörper, wurde gezeigt, block bakterielle Einhaltung einer Vielzahl von Tier-und menschlichen Zelllinien (Barnett & Kirow, 1999; Hokama, Honma, & Nakasone, 1990; Honma & Nakasone, 1990; Iwanaga & Hokama, 1992; Kirov, Hayward, & Nerrie, 1995; Nakasone, Iwanaga, Yamashiro, Nakashima, & Albert, 1996)., L / W-Piline haben im Allgemeinen ein Molekulargewicht zwischen 19 und 23 kDa und sind antigenisch vielfältig, wobei nur die N-terminale Aminosäuresequenz eine Homologie zu Typ-IV-Pilins aufweist (Kirov & Sanderson, 1996). Einige Pili vom Typ IV können filamentöse Netzwerke oder Bündel bilden (Kirov, Hayward et al., 1995) und insbesondere diese bündelbildenden Pili (Bfp) gelten als wichtige Kolonisationsfaktoren bei mesophilen Aeromonas spp. Die erste Bfp isoliert von einer Art von Aeromonas war von A., veronii biovar sobria (Stamm BC88) (Kirow & Sanderson, 1996). Die N-terminale Sequenz des Major Pilins aus dieser Bfp zeigte Sequenzhomologie mit dem mannosesensitiven Hämagglutinin (MSHA) Typ IV Pilin von Vibrio cholerae (Kirov & Sanderson, 1996), das zur „klassischen“ Typ-IVa-Familie von Pilins gehört, verglichen mit der Typ-IVb-Familie, zu der Bfp normalerweise gehört. Die A. veronii bv. sobria bundle forming pilus war anschließend angezeigt, durch genetische Mittel, um ein Mitglied der MSHA-pilus-Familie (Hadi et al., 2012)., Die Expression des MSHA pilus in diesen Studien schien ökologisch reguliert zu sein, da A. veronii biovar sobria eine erhöhte Expression zeigte, wenn es bei 22 °C in flüssiger Kultur gezüchtet wurde, verglichen mit 37 °C auf festen Medien (Kirov & Sanderson, 1996). Diese Ergebnisse stimmten auch mit früheren Studien, die aus Kirow, Hayward, et al. (1995), wo A. veronii bv. sobria-Isolate zeigten eine optimale Expression von filamentösen Strukturen bei 22 °C, wobei einige Umweltstämme bei 7 °C eine optimale Expression zeigten. Weitere Untersuchungen des Typs IV Pili auf A. veronii bv., sobria führte zur Entdeckung eines neuen Pilus-Systems vom Typ IV, des Tap pilus, das sich signifikant vom Bfp unterschied (Kirov & Sanderson, 1996). Kurz nach seiner ersten Entdeckung in A. veronii bv. sobria, Tippen Sie pili-Biogenese-Genen identifiziert wurden, in der A. hydrophila (Ah65) (tapABCD) gefunden und teilen Homologie mit Typ-IV-pilus-Genen in P. aeruginosa (pilABCD); die Gene von A. hydrophila in der Lage waren, zu ergänzen entsprechenden Mutationen in P. aeruginosa (Pepe, Eklund, & Strom, 1996)., Obwohl Tap Pili in allen Aeromonas-Stämmen vorhanden sind, deren Genome bisher sequenziert wurden, ist über ihre Funktion nur sehr wenig bekannt. Die Deletion des Tap-Pilin-Gens (tapA) und damit die Deletion des Tap-Pilus-Filaments hatte keinen Einfluss auf die Fähigkeit der klinischen A. veronii bv. sobria-Isolate haften an HEp-2-Zellen, haften an menschlichen Darmzellen oder besiedeln ein junges Mausmodell; Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit einem Fischisolat von A. hydrophila berichtet (Kirov, Barnett, Pepe, Strom, & Albert, 2000)., Der Tap pilus trägt zur Pathogenität des psychrophilen Aeromonaden A. salmonicida subsp bei. salmonicida jedoch bei der Infektion mit atlantischem Lachs; obwohl es für die Virulenz nicht wesentlich ist, da Tapamutanten einen Großteil ihrer Fähigkeit behalten, den Wirt zu besiedeln (Boyd et al., 2008). Die Genexpressionsanalyse in A. salmonicida hat gezeigt, dass der Tap pilus konstitutiv exprimiert wird und zusammen mit tapABCD das Tap pilus System auch auf anderen 18 Genen kodiert ist, die um das Genom verstreut sind (Boyd et al., 2008), ähnlich den Typ IV pili Genen von Pseudomonas und Neisseria spp., (Mattick, 2002). Während die Rolle des Tap pilus noch geklärt werden muss, hat seine Biogenese starke Auswirkungen auf die Virulenz auf andere Weise. TapD, eine Prepilinpeptidase (Pepe et al., 1996) ist nicht nur für die Verarbeitung der Prepiline (aus mehreren Pilus-Systemen) erforderlich, bevor sie in das Pilus-Filament eingearbeitet werden, sondern auch für die Verarbeitung der Pseudopiline des T2SS, die für die Sekretion vieler Virulenzfaktoren wie Proteasen, Hämolysin und DNase essentiell sind (Hadi et al., 2012; Kirov et al., 2000).,
Zusammen mit dem MSHA und Tap Pilus wurde auch ein dritter Typ IV Pilus, der zur Klasse IVb gehört, im A. salmonicida subsp identifiziert. salmonicida, benannt, der Flp-pilus aufgrund seiner Homologie mit dem Flp-system von Actinobacillus actinomycetemcomitans (Boyd et al., 2008). In A. salmonicida befinden sich die Gene für diesen Pilus in einem einzigen Operon (flpA-L) und seine Expression ist eisenreguliert, wobei eine Hochregulierung der Gene unter niedrigen Eisenbedingungen auftritt (Boyd et al., 2008)., Über die Rolle des Flp-Pilus bei Aeromonas ist nur sehr wenig bekannt, und obwohl es sich um ein reguliertes System handelt, scheint es nicht an der A. salmonicida-Virulenz beteiligt zu sein, da flp-defiziente Stämme ihre Fähigkeit zur Besiedlung und Infektion des atlantischen Lachses vollständig beibehalten haben (Boyd et al., 2008). Der Flp pilus ist bei Bakterien weit verbreitet und trägt zur Biofilmbildung und Autoagglutination bei (Kachlany et al.,, 2000; Planeten, Kachlany, Fein, DeSalle, & Figurski, 2003); es kann daher wichtiger sein, in der Bakterien–Bakterien-Interaktionen eher als host-cell interactions.
Daher wurden drei verschiedene Pili-Systeme vom Typ IV in Aeromonaden beschrieben, wobei die meisten Arten mindestens zwei davon besitzen. Für mesophile Aeromonaden deuteten frühe Adhäsionsstudien in den 1990er Jahren darauf hin, dass der MSHA-bündelbildende Pilus der wichtigste filamentöse Anhang ist, der für die Anhaftung und Besiedlung von Gewebe verantwortlich ist, jedoch erst kürzlich wurde dies genetisch von Hadi et al., (2012). 22 kb Bfp MSHA-locus wurde isoliert und charakterisiert, von A. veronii bv. es wurde festgestellt, dass sobria aus 17 Genen besteht, die in zwei Operonen angeordnet sind, von denen vier Prepiline (ein Dur und drei Moll) kodierten, die Untereinheiten des Pilus-Filaments (Hadi et al., 2012). Es wurde festgestellt, dass alle vier prepilins sind essenziell für den pilus-Biogenese mit einzelnen Mutationen in jedem prepilin gen eine Verringerung der bakteriellen Einhaltung von HEp-2-Zellen um 90% (Hadi et al., 2012). Die Fähigkeit der Mutanten, Biofilme zu bilden, wurde ebenfalls getestet und gezeigt, dass die MSHA pilus-Gene von A. veronii bv., sobria sind essentiell für die Biofilmbildung. Diese Studien bestätigten, dass der MSHA pilus das Haupthaftungssystem von A. veronii bv ist. sobria und dies könnte auch bei anderen mesophilen Aeromonas-Arten der Fall sein. Obwohl das MSHA pilus operon in A. salmonicida vorhanden ist, gibt es eine Deletion von acht Genen innerhalb des Operons, einschließlich des Gens, das für das Major Pilin kodiert (Boyd et al., 2008). Der MSHA Pilus in A. salmonicida wird daher nicht exprimiert und scheint daher nur die Virulenz mesophiler Aeromonaden zu unterstützen.