Pilus (Italiano)
4 Pili
I Pili sono strutture extracellulari filamentose che consentono ai batteri di aderire alle superfici biotiche e abiotiche. Una varietà di pili è stata identificata sulla superficie cellulare di Aeromonas spp. con i primi studi inizialmente descrivendo due tipi distinti pili a causa delle loro differenze strutturali: breve-rigido (S/R) e lungo-ondulato (L/W) pili (Carrello, Silburn, Budden, & Chang, 1988; Ho, Mietzner, Smith, & Schoolnik, 1990)., È stato segnalato che i ceppi di Aeromonas raccolti da campioni ambientali mostravano preferenzialmente un numero elevato di pili S/R, mentre gli isolati provenienti da campioni clinici avevano maggiori probabilità di produrre un numero ridotto di pili L/W (Carrello et al., 1988); proponendo L / W pili di essere coinvolto nella virulenza. Nei batteri gram negativi, ci sono quattro gruppi principali di pili batterici: pili assemblato dalla “via chaperone-usher”, pili di tipo IV, pili assemblato dalla via di nucleazione extracellulare e pili assemblato dalla “via alternativa chaperone-usher”. Aeromonas spp., sono stati trovati per esprimere pili di tipo I assemblati dal “percorso chaperone-usher” e pili di tipo IV. Studi ultra-strutturali condotti da Ho et al. (1990) sul pilus S/R di A. hydrophila AH26 ha rivelato che il pilin (major repeating unit of the pilus) ha l’omologia con il tipo I e il pili pili (pili associato alla pielonefrite) di E. coli (Ho et al., 1990), e appartengono al gruppo di pili riuniti dal sentiero accompagnatore-usher. I pili di tipo I delle specie mesofile di Aeromonas sono stati associati all’autoagglutinazione delle cellule ma non alla patogenicità., Studi di aderenza da Honma e Nakasone (1990) hanno mostrato che sebbene il loro ceppo A. hydrophila (Ae6) fosse altamente aderente al coniglio e all’intestino umano, gli anticorpi sollevati verso il pili S/R non bloccavano l’aderenza alle cellule e tranciato da S/R pili non aveva anche affinità con le cellule ospiti. I geni che codificano i pili di tipo I sono stati ora localizzati nei genomi di un certo numero di specie di Aeromonas tra cui alcune specie mesofile e l’aeromonad psicofilo, A. salmonicida subsp salmonicida (Reith et al., 2008; Seshadri et al., 2006). A differenza degli aeromonadi mesofili, il pilus di tipo I di A., salmonicida sembra avere un ruolo nella colonizzazione del salmone atlantico. Studi mutazionali condotti da Dacanay e colleghi (2010) hanno dimostrato che A. salmonicida privo dell’operone pilus di tipo I ha una ridotta capacità di aderire al tratto gastrointestinale del salmone atlantico. Tuttavia, una volta aderito, la capacità mutante di invadere l’ospite era paragonabile al tipo selvaggio, suggerendo che il tipo I pili fosse coinvolto solo nelle fasi iniziali della colonizzazione (Dacanay et al., 2010).
Notevoli quantità di lavoro svolto sull’adesione aeromonad si sono concentrate sul pili L / W., Studi di aderenza con una varietà di ceppi mesofili negli anni ‘ 90 hanno evidenziato l’importanza di queste appendici nella colonizzazione dei tessuti ospiti., Rimozione meccanica di L/W pili da cellule batteriche di superficie, o di pre-trattamento delle cellule batteriche con un anti-pilin anticorpo, è stato dimostrato che il blocco aderenza batterica per una varietà di animali e di linee di cellule umane (Barnett & Kirov, 1999; Hokama, Honma, & Nakasone, 1990; Honma & Nakasone, 1990; Iwanaga & Hokama, 1992; Kirov, Hayward, & Nerrie, 1995; Nakasone, Iwanaga, Yamashiro, Nakashima, & Albert, 1996)., Le piline L/W hanno generalmente un peso molecolare compreso tra 19 e 23 kDa e sono antigenicamente diverse, con solo la sequenza aminoacidica N-terminale che mostra l’omologia alle piline di tipo IV (Kirov & Sanderson, 1996). Alcuni pili di tipo IV sono in grado di formare reti o fasci filamentosi (Kirov, Hayward, et al., 1995) ed è questi pili fascio-formanti (Bfp), in particolare, che sono considerati fattori importanti di colonizzazione in mesophilic Aeromonas spp. Il primo Bfp isolato da una specie di Aeromonas era da A., veronii biovar sobria (ceppo BC88) (Kirov & Sanderson, 1996). La sequenza N-terminale del pilin maggiore di questo Bfp ha mostrato l’omologia della sequenza con l’emoagglutinina sensibile al mannosio (MSHA) tipo IV pilin di Vibrio cholerae (Kirov & Sanderson, 1996) che appartiene alla famiglia di piline di tipo IVa “classica” rispetto alla famiglia di tipo IVb a cui appartengono solitamente i Bfp. La A. veronii bv. sobria bundle-forming pilus è stato successivamente dimostrato con mezzi genetici di essere un membro della famiglia MSHA pilus (Hadi et al., 2012)., L’espressione del pilus MSHA in questi studi sembrava essere regolata dall’ambiente poiché A. veronii biovar sobria mostrava una maggiore espressione quando veniva coltivata a 22 °C in coltura liquida, rispetto a 37 °C su supporti solidi (Kirov & Sanderson, 1996). Questi risultati hanno anche concordato con studi precedenti di Kirov, Hayward, et al. (1995) dove A. veronii bv. gli isolati di sobria hanno mostrato un’espressione ottimale delle strutture filamentose a 22 °C, con alcuni ceppi ambientali che hanno mostrato un’espressione ottimale a 7 °C. Ulteriori indagini sul pili di tipo IV presenti su A. veronii bv., sobria ha portato alla scoperta di un nuovo sistema pilus di tipo IV, il Tap pilus, che si è scoperto differire significativamente dal Bfp (Kirov & Sanderson, 1996). Poco dopo il suo rilevamento iniziale in A. veronii bv. sobria, i geni della biogenesi Tap pili sono stati identificati in A. hydrophila (Ah65) (tapABCD) e hanno scoperto di condividere l’omologia con i geni pilus di tipo IV in P. aeruginosa (pilABCD); i geni di A. hydrophila sono stati in grado di integrare le corrispondenti mutazioni in P. aeruginosa (Pepe, Eklund, & Strom, 1996)., Sebbene Tap pili siano presenti in tutti i ceppi di Aeromonas i cui genomi sono stati finora sequenziati, si sa molto poco della loro funzione. La delezione del gene Tap pilin (tapA), e quindi la delezione del filamento Tap pilus, non ha avuto alcun effetto sulla capacità clinica di A. veronii bv. sobria isola per aderire alle cellule HEp-2, aderire alle cellule intestinali umane o colonizzare un giovane modello murino; risultati simili sono stati riportati anche con un isolato di pesce di A. hydrophila (Kirov, Barnett, Pepe, Strom, & Albert, 2000)., Il Tap pilus contribuisce alla patogenicità del psychrophilic aeromonad A. salmonicida subsp. salmonicida, tuttavia, quando infetta salmone atlantico; anche se non è essenziale per la virulenza come mutanti tapA mantengono gran parte della loro capacità di colonizzare l’ospite (Boyd et al., 2008). L’analisi dell’espressione genica in A. salmonicida ha dimostrato che il pilus Tap è espresso in modo costitutivo e, insieme a tapABCD, il sistema pilus Tap è anche codificato su altri 18 geni sparsi nel genoma (Boyd et al., 2008), simile ai geni pili di tipo IV di Pseudomonas e Neisseria spp., (Mattick, 2002). Mentre il ruolo del pilus rubinetto rimane da chiarire, la sua biogenesi ha forti implicazioni in virulenza in altri modi. TapD, una peptidasi prepilinica (Pepe et al., 1996) è necessario non solo per la lavorazione delle prepiline (da più sistemi pilus) prima che siano incorporate nel filamento pilus, ma anche per la lavorazione delle pseudopiline del T2SS, che sono essenziali per la secrezione di molti fattori di virulenza, come proteasi, emolisina e DNasi (Hadi et al., 2012; Kirov et al., 2000).,
Insieme al pilus MSHA e Tap, un terzo pilus di tipo IV, appartenente alla classe type IVb, è stato identificato anche nell’A. salmonicida subsp. salmonicida, chiamato Flp pilus a causa della sua omologia con il sistema Flp di Actinobacillus actinomycetemcomitans (Boyd et al., 2008). In A. salmonicida, i geni per questo pilus si trovano in un singolo operone (flpA-L) e la sua espressione è regolata dal ferro, con sovraregolazione dei geni che si verificano in condizioni di ferro basso (Boyd et al., 2008)., Si sa molto poco sul ruolo del pilus Flp in Aeromonas e nonostante sia un sistema regolamentato non sembra essere coinvolto nella virulenza di A. salmonicida poiché i ceppi carenti di flp hanno mantenuto pienamente la loro capacità di colonizzare e infettare il salmone atlantico (Boyd et al., 2008). Il pilus Flp è stato trovato per essere diffuso tra i batteri e contribuisce alla formazione di biofilm e autoagglutinazione (Kachlany et al.,, 2000; Planet, Kachlany, Fine, DeSalle, & Figurski, 2003); può quindi essere più importante nelle interazioni batteri-batteri piuttosto che nelle interazioni delle cellule ospiti.
Pertanto, tre distinti sistemi pili di tipo IV sono stati descritti in aeromonads, con la maggior parte delle specie che possiedono almeno due di questi. Per gli aeromonadi mesofili, i primi studi di aderenza negli 1990 hanno suggerito che il pilus che forma il fascio di MSHA è l’appendice filamentosa principale responsabile dell’aderenza e della colonizzazione del tessuto, tuttavia solo di recente è stato determinato geneticamente da Hadi et al., (2012). Un locus MSHA di 22 kb Bfp è stato isolato e caratterizzato da A. veronii bv. sobria che è stato trovato per consistere di 17 geni disposti in due operoni, quattro dei quali codificati prepilins (uno maggiore e tre minori) le subunità del filamento pilus (Hadi et al., 2012). Si è concluso che tutte e quattro le prepiline sono essenziali per la biogenesi pilus con mutazioni individuali in ciascun gene prepilin che riducono l’aderenza batterica alle cellule HEp-2 del 90% (Hadi et al., 2012). La capacità dei mutanti di formare biofilm è stata anche analizzata e ha dimostrato che i geni MSHA pilus di A. veronii bv., i sobria sono essenziali per la formazione del biofilm. Questi studi hanno confermato che il pilus MSHA è il principale sistema di aderenza in A. veronii bv. sobria e questo potrebbe anche essere il caso di altre specie mesofile di Aeromonas. Sebbene l’operone MSHA pilus sia presente in A. salmonicida, vi è una delezione di otto geni all’interno dell’operone, incluso il gene che codifica per il pilin maggiore (Boyd et al., 2008). Il pilus MSHA in A. salmonicida non dovrebbe quindi essere espresso e quindi sembra aiutare solo la virulenza degli aeromonadi mesofili.