Pilus
4 Pili
Pili zijn filamenteuze, extracellulaire structuren die het mogelijk maken dat bacteriën zich hechten aan biotische en abiotische oppervlakken. Op het celoppervlak van Aeromonas spp is een verscheidenheid aan pili geïdentificeerd. met vroege studies die aanvankelijk twee verschillende pili-types beschrijven vanwege hun structurele verschillen: short-rigid (S/R) en long-wavy (L/W) pili (Carrello, Silburn, Budden, & Chang, 1988; Ho, Mietzner, Smith, & Schoolnik, 1990)., Aeromonas stammen verzameld uit milieumonsters bleken bij voorkeur grote aantallen S/R pili te vertonen, terwijl isolaten uit klinische monsters eerder kleine aantallen L / W pili (Carrello et al., 1988); stelt L/W pili voor betrokken te zijn bij virulentie. In gramnegatieve bacteriën zijn er vier hoofdgroepen van bacteriële pili: pili geassembleerd door de ‘chaperone-usher pathway’, type IV pili, pili geassembleerd door de extracellulaire nucleatie pathway en pili geassembleerd door de’alternatieve chaperone-usher pathway’. Aeromonas spp., zijn gevonden om type I pili uit te drukken geassembleerd door de ‘chaperone-usher pathway’ en type IV pili. Ultrastructurele studies uitgevoerd door Ho et al. (1990) op de S/R pilus van A. hydrophila AH26 bleek de pilin (grote herhalende eenheid van de pilus) homologie met type I en Pap (pyelonefritis-geassocieerde pili) pili van E. coli (Ho et al., 1990), en behoren tot de groep van pili samengesteld door de chaperone-usher pad. Type I pili van mesofiele Aeromonas soorten zijn geassocieerd met autoagglutinatie van cellen, maar niet met pathogeniteit., Therapiestudies van Honma en Nakasone (1990) toonden aan dat hoewel hun A. hydrophila stam (Ae6) sterk aanhangend was aan konijnen en menselijke darmen, antilichamen die tegen de S/R pili werden verhoogd de therapietrouw aan cellen niet blokkeerden en dat S/R pili ook geen affiniteit had met gastheercellen. De genen die type I pili coderen zijn nu gevonden in de genomen van een aantal Aeromonas-soorten, waaronder enkele mesofiele soorten en de psychrofiele aeromonad, A. salmonicida subsp salmonicida (Reith et al., 2008; Seshadri et al., 2006). In tegenstelling tot mesofiele aeromonaden, het type I pilus van A., salmonicida lijkt een rol te spelen in de kolonisatie van Atlantische zalm. Mutationele studies uitgevoerd door Dacanay en collega ‘ s (2010) toonden aan dat A. salmonicida zonder het type I pilus operon een verminderd vermogen heeft om zich te hechten aan het maagdarmkanaal van Atlantische zalm. Echter, eenmaal gehecht, mutant vermogen om de gastheer binnen te vallen was vergelijkbaar met het wild type, suggereert type I pili te worden betrokken bij de eerste stadia van kolonisatie alleen (Dacanay et al., 2010).
aanzienlijke hoeveelheden werkzaamheden met betrekking tot de adhesie van aeromonad zijn geconcentreerd op de L/W pili., Therapiestudies met een verscheidenheid aan mesofiele stammen in de jaren 1990 hebben het belang van deze aanhangsels in de kolonisatie van gastheerweefsels aangetoond., Mechanische verwijdering van de L/W pili van de bacteriële cel oppervlak, of pre-behandeling van bacteriële cellen met een anti-pilin antilichaam, is aangetoond dat het blokkeren van bacteriële hechting aan een verscheidenheid van dierlijke en menselijke cellijnen (Barnett & Kirov, 1999; Hokama, Honma, & Nakasone, 1990; Honma & Nakasone, 1990; Iwanaga & Hokama, 1992; Kirov, Hayward, & Nerrie, 1995; Nakasone, Iwanaga, Yamashiro, Nakashima, & Albert, 1996)., L / W pilins hebben over het algemeen een molecuulgewicht tussen 19 en 23 kDa en zijn antigenisch divers, waarbij alleen de N-terminale aminozuursequentie homologie vertoont met type IV pilins (Kirov & Sanderson, 1996). Sommige type IV pili zijn in staat om filamenteuze netwerken of bundels te vormen (Kirov, Hayward, et al., 1995) en het zijn deze bundelvormende pili (Bfp), in het bijzonder, die worden beschouwd als belangrijke kolonisatiefactoren in mesofiele Aeromonas spp. De eerste BFP geïsoleerd uit een soort van Aeromonas was van A., veronii biovar sobria (stam BC88) (Kirov & Sanderson, 1996). De N-terminale sequentie van de hoofdpilin uit deze Bfp vertoonde sequentiehomologie met de mannose-gevoelige hemagglutinine (MSHA) type IV pilin uit Vibrio cholerae (Kirov & Sanderson, 1996) die behoort tot de ‘klassieke’ type Iva-familie van pilins vergeleken met de Type IVb-familie waartoe Bfp gewoonlijk behoort. De A. veronii bv. sobria bundel-vormende pilus werd vervolgens aangetoond door genetische middelen om een lid van de MSHA pilus familie (Hadi et al., 2012)., De expressie van de MSHA pilus in deze studies bleek milieuregelgeving te zijn, aangezien A. veronii biovar sobria een verhoogde expressie vertoonde bij groei bij 22 °C in vloeibare cultuur, vergeleken met 37 °C op vaste media (Kirov & Sanderson, 1996). Deze resultaten kwamen ook overeen met eerdere studies van Kirov, Hayward, et al. (1995) waarbij A. veronii bv. sobria-isolaten vertoonden een optimale expressie van filamenteuze structuren bij 22 °C, met enkele omgevingsstammen die een optimale expressie vertoonden bij 7 °C. Verder onderzoek van het type IV pili aanwezig op A. veronii bv., sobria resulteerde in de ontdekking van een nieuw type IV pilus-systeem, de Tap pilus, dat significant verschilde van het Bfp (Kirov & Sanderson, 1996). Kort na de eerste detectie in A. veronii bv. sobria, Tap pili biogenese genen werden geïdentificeerd in A. hydrophila (Ah65) (tapABCD) en bleken homologie te delen met type IV pilus genen in P. aeruginosa (pilABCD); de genen van A. hydrophila waren in staat om overeenkomstige mutaties in P. aeruginosa aan te vullen (Pepe, Eklund, & Strom, 1996)., Hoewel Tap pili aanwezig is in alle Aeromonas stammen waarvan het genomen tot nu toe gesequenced is, is er weinig bekend over hun functie. Deletie van het Tap pilin-gen (tapA), en dus ook van het Tap pilus-filament, had geen effect op het vermogen van klinische A. veronii bv. sobria-isolaten hechten zich aan HEp – 2-cellen, hechten zich aan menselijke darmcellen of koloniseren een jong muismodel; vergelijkbare bevindingen werden ook gemeld met een visisolaat van A. hydrophila (Kirov, Barnett, Pepe, Strom, & Albert, 2000)., De Tap pilus draagt wel bij aan de pathogeniteit van de psychrofiele aeromonad A. salmonicida subsp. salmonicida, echter, bij het infecteren van Atlantische zalm; hoewel het niet essentieel is voor virulentie als tapA mutanten behouden veel van hun vermogen om de gastheer te koloniseren (Boyd et al., 2008). De analyse van de genexpressie in A. salmonicida heeft aangetoond dat de Tap pilus constitutief wordt uitgedrukt en samen met tapABCD, wordt het tap pilus systeem ook gecodeerd op andere 18 genen verspreid over het genoom (Boyd et al., 2008), vergelijkbaar met de type IV pili genen van Pseudomonas en Neisseria spp., (Mattick, 2002). Terwijl de rol van de Tap pilus nog moet worden opgehelderd, heeft zijn biogenese sterke implicaties in virulentie op andere manieren. TapD, een prepilinepeptidase (Pepe et al., 1996) is niet alleen nodig voor de verwerking van de prepilines (van meerdere pilus systemen) voordat ze worden opgenomen in de pilus filament, maar ook voor de verwerking van de pseudopilines van het T2SS, die essentieel zijn voor de secretie van vele virulentie factoren, zoals proteasen, haemolysine en DNase (Hadi et al., 2012; Kirov et al., 2000).,
samen met de MSHA en Tap pilus is een derde type IV pilus, behorend tot de Type IVb klasse, ook geïdentificeerd in de A. salmonicida subsp. salmonicida, genoemd de Flp pilus vanwege zijn homologie met het Flp-systeem van Actinobacillus actinomycetemcomitans (Boyd et al., 2008). In A. salmonicida bevinden de genen voor deze pilus zich in één operon (flpA-L) en zijn expressie is ijzergereguleerd, met upregulatie van de genen die voorkomen onder lage ijzeromstandigheden (Boyd et al., 2008)., Er is zeer weinig bekend over de rol van de FLP pilus in Aeromonas en ondanks het feit dat het een gereguleerd systeem is, lijkt het niet betrokken te zijn bij A. salmonicida virulentie aangezien de FLP-deficiënte stammen hun vermogen om Atlantische zalm te koloniseren en te infecteren volledig behielden (Boyd et al., 2008). De FLP pilus is gevonden wijdverspreid onder bacteriën en draagt bij aan biofilm vorming en autoagglutination (Kachlany et al.,, 2000; Planet, Kachlany, Fine, DeSalle, & Figurski, 2003); het kan daarom belangrijker zijn in bacteriën–bacteriën interacties in plaats van gastheer cel interacties.
daarom zijn drie verschillende type IV pili-systemen beschreven in aeromonaden, waarbij de meeste soorten ten minste twee van deze systemen bezitten. Voor mesofiele aeromonaden, suggereerden vroege therapiestudies in de jaren 1990 dat de MSHA-bundelvormende pilus het belangrijkste filamenteuze aanhangsel is dat verantwoordelijk is voor weefselaanhanging en kolonisatie, maar pas onlangs werd dit genetisch bepaald door Hadi et al., (2012). Een 22 kb Bfp MSHA locus werd geïsoleerd en gekarakteriseerd uit A. veronii bv. sobria die bleek te bestaan uit 17 genen gerangschikt in twee operons, vier waarvan gecodeerd prepilins (een major en drie minor) de subeenheden van de pilus filament (Hadi et al., 2012). Er werd geconcludeerd dat alle vier de prepilines essentieel zijn voor de pilus biogenese met individuele mutaties in elk prepilinegen die de bacteriële hep-2-cellen met 90% verminderen (Hadi et al., 2012). Het vermogen van de mutanten om biofilms te vormen werd ook onderzocht en aangetoond dat de MSHA pilus genen van A. veronii bv., sobria zijn essentieel voor biofilm vorming. Deze studies bevestigden dat de MSHA pilus het belangrijkste therapiesysteem is bij A. veronii bv. sobria en dit zou ook het geval kunnen zijn voor andere mesofiele Aeromonas soorten. Hoewel het MSHA pilus operon aanwezig is in A. salmonicida, is er een deletie van acht genen binnen het operon, met inbegrip van het gen dat de major pilin codeert (Boyd et al., 2008). De MSHA pilus in A. salmonicida wordt daarom niet verwacht tot expressie te komen en lijkt dus alleen de virulentie van mesofiele aeromonaden te bevorderen.