Adesina bacteriana - Bacterial adhesin
As adesinas são componentes da superfície celular ou apêndices de bactérias que facilitam a adesão ou aderência a outras células ou a superfícies, geralmente no hospedeiro em que estão infectando ou vivendo. As adesinas são um tipo de fator de virulência .
A adesão é uma etapa essencial na patogênese ou infecção bacteriana , necessária para colonizar um novo hospedeiro . A adesão e as adesinas bacterianas também são um alvo potencial para a profilaxia ou tratamento de infecções bacterianas.
Fundo
As bactérias são normalmente encontradas aderidas e vivendo em estreita associação com as superfícies. Durante a vida da bactéria, uma bactéria é submetida a frequentes forças de cisalhamento . No sentido mais básico, as adesinas bacterianas servem como âncoras, permitindo que as bactérias superem essas forças de cisalhamento ambientais, permanecendo assim no ambiente desejado. No entanto, as adesinas bacterianas não funcionam como uma espécie de velcro bacteriano universal. Em vez disso, eles agem como moléculas de reconhecimento de superfície específicas, permitindo o direcionamento de uma bactéria específica para uma superfície específica, como o tecido da raiz em plantas, tecidos do ducto lacrimal em mamíferos ou mesmo o esmalte dentário.
A maioria das fímbrias das bactérias gram-negativas funciona como adesinas, mas em muitos casos é uma subunidade proteica menor na ponta das fímbrias que é a adesina real. Em bactérias gram-positivas, uma camada superficial de proteína ou polissacarídeo serve como adesina específica. Para alcançar efetivamente a aderência às superfícies do hospedeiro, muitas bactérias produzem múltiplos fatores de aderência chamados adesinas .
As adesinas bacterianas fornecem tropismo de espécies e tecidos . As adesinas são expressos por ambas as bactérias patogénicas e bactérias saprófitas . Essa prevalência os marca como fatores- chave de virulência microbiana , além da capacidade da bactéria de produzir toxinas e resistir às defesas imunológicas do hospedeiro.
Estruturas
Por meio dos mecanismos de evolução, diferentes espécies de bactérias desenvolveram diferentes soluções para o problema de anexar proteínas específicas do receptor à superfície da bactéria. Hoje, muitos tipos e subclasses diferentes de adesinas bacterianas podem ser observados na literatura.
A estrutura típica de uma adesão bacteriana é a de uma fímbria ou pilus . A adesão bacteriana consiste principalmente em uma proteína estrutural intramembranosa que fornece uma estrutura sobre a qual várias adesinas extracelulares podem ser fixadas. No entanto, como no caso das fímbrias CFA1, a própria proteína estrutural às vezes pode atuar como uma adesão se uma porção da proteína se estender para dentro da MEC .
Adesina FimH - estrutura
A adesina bacteriana mais bem caracterizada é a adesina FimH fimbrial tipo 1. Esta adesina é responsável pela adesão sensível à D-manose . A bactéria sintetiza uma proteína precursora consistindo de 300 aminoácidos e, em seguida, processa a proteína removendo vários peptídeos de sinal, deixando uma proteína de 279 aminoácidos. FimH maduro é exibido na superfície bacteriana como um componente da organela fimbrial tipo 1.
Em 1999, a estrutura da FimH foi resolvida por cristalografia de raios-x . FimH é dobrado em dois domínios. O domínio adesivo do terminal N desempenha o papel principal no reconhecimento de superfície, enquanto o domínio do terminal C é responsável pela integração da organela. Uma alça tetrapeptídica liga os dois domínios. Além disso, uma bolsa de ligação a carboidratos foi identificada na ponta do domínio adesivo N-terminal. Esta estrutura básica é conservada em adesinas fimbriais tipo 1, embora estudos recentes tenham mostrado que mutações induzidas in vitro podem levar à adição de especificidade de domínio C-terminal, resultando em uma adesão bacteriana com locais de flexão dupla e fenótipos de ligação relacionados.
Como fatores de virulência
A maioria dos patógenos bacterianos explora a adesão específica às células hospedeiras como seu principal fator de virulência . "Um grande número de adesinas bacterianas com especificidades de receptor individuais foi identificado." Muitos patógenos bacterianos são capazes de expressar uma variedade de adesinas diferentes. A expressão dessas adesinas em diferentes fases durante a infecção desempenha o papel mais importante na virulência baseada na adesão. Numerosos estudos têm mostrado que a inibição de uma única adesina neste esforço coordenado pode ser suficiente para tornar uma bactéria patogênica não virulenta . Isso levou à exploração da interrupção da atividade da adesina como um método de tratamento de infecção bacteriana.
Vacinas à base de adesinas
O estudo das adesinas como um ponto de exploração para vacinas vem de estudos anteriores que indicaram que um componente importante da imunidade protetora contra certas bactérias veio da capacidade de prevenir a ligação das adesinas. Além disso, as adesinas são candidatas a vacinas atraentes porque geralmente são essenciais para a infecção e estão localizadas na superfície, tornando-as prontamente acessíveis aos anticorpos .
A eficácia dos anti-adesinas anticorpos é ilustrado por estudos com FimH, a adesina de uropathogenic Escherichia coli (UPEC). O trabalho com E. coli deriva de observações da imunidade adquirida em humanos. Crianças em países do terceiro mundo podem sofrer de vários episódios de diarreia associada a E. coli durante os primeiros três anos de vida. Se a criança sobreviver a esse período inicial de suscetibilidade, as taxas de infecção geralmente caem substancialmente. Estudos de campo mostram que essa imunidade adquirida é dirigida principalmente contra adesinas bacterianas.
Estudos recentes do Worcester Polytechnic Institute mostram que o consumo de suco de cranberry pode inibir a ação das adesinas UPEC. Usando microscopia de força atômica, os pesquisadores mostraram que as forças de adesão diminuem com o tempo após o consumo do suco de cranberry . Esta pesquisa abriu a porta para uma maior exploração de vacinas administradas por via oral que exploram adesinas bacterianas.
Uma série de problemas cria desafios para o pesquisador que explora o conceito de imunidade anti-adesina. Primeiro, um grande número de adesinas bacterianas diferentes têm como alvo os mesmos tecidos humanos. Além disso, uma bactéria individual pode produzir vários tipos diferentes de adesina, em momentos diferentes, em locais diferentes e em resposta a diferentes gatilhos ambientais. Finalmente, muitas adesinas apresentam-se como diferentes variedades antigênicas imunologicamente distintas, mesmo dentro do mesmo clone (como é o caso de Neisseria gonorrhoeae ).
Apesar desses desafios, avanços estão sendo feitos na criação de vacinas antiaderentes. Em modelos animais, a imunização passiva com anticorpos anti-FimH e a vacinação com a proteína reduziram significativamente a colonização por UPEC. Além disso, as adesinas FHA e pertactina de Bordetella pertussis são componentes de três das quatro vacinas acelulares contra coqueluche atualmente licenciadas para uso nos Estados Unidos. Além disso, as vacinas anti-adesão estão sendo exploradas como uma solução para infecções do trato urinário (ITUs). O uso de peptídeos de adesão sintéticos FimH foi mostrado para prevenir a infecção urogenital da mucosa por E. coli em camundongos.
Exemplos específicos
Família do Dr.
| Adhesin_Dr | |||||||||
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 Drae adesina de escherichia coli
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| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Adhesin_Dr | ||||||||
| Pfam | PF04619 | ||||||||
| Clã Pfam | CL0204 | ||||||||
| InterPro | IPR006713 | ||||||||
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A família de adesinas Dr liga - se ao componente do antígeno do grupo sanguíneo Dr do fator acelerador de decaimento (DAF). Essas proteínas contêm estruturas de aderência fimbriadas e afimbriadas e medeiam a aderência de Escherichia coli uropatogênica ao trato urinário. Eles fazem isso induzindo o desenvolvimento de longas extensões celulares que envolvem a bactéria. Eles também conferem o fenótipo de hemaglutinação resistente à manose, que pode ser inibido pelo cloranfenicol . Acredita-se que a porção N-terminal da proteína madura seja responsável pela sensibilidade ao cloranfenicol. Além disso, eles induzem a ativação de várias cascatas de transdução de sinal , incluindo a ativação da PI-3 quinase .
A família Dr de adesinas está particularmente associada à cistite e à pielonefrite associada à gravidez .
Moléculas de adesão multivalente
Moléculas de adesão multivalente (MAMs) são uma família difundida de adesinas encontradas em bactérias Gram negativas, incluindo E. coli , Vibrio , Yersinia e Pseudomonas aeruginosa . Os MAMs contêm repetições em tandem de domínios de entrada em células de mamíferos (MCE) que se ligam especificamente a proteínas da matriz extracelular e lipídios aniônicos nos tecidos do hospedeiro. Uma vez que são abundantes em muitos patógenos de importância clínica, as moléculas de adesão multivalente são um alvo potencial para anti-infecciosos profiláticos ou terapêuticos. O uso de um inibidor de adesão direcionado a MAM demonstrou diminuir significativamente a colonização de feridas por queimaduras por Pseudomonas aeruginosa multirresistente em ratos.
N. gonorroheae
N. gonorrhoeae é hospedeiro restrito quase inteiramente a humanos. "Estudos extensivos estabeleceram adesinas fimbriais tipo 4 defatores de virulênciade N. gonorrhoeae ." Esses estudos mostraram que apenas cepas capazes de expressar fímbrias são patogênicas. A alta sobrevivência de neutrófilos polimorfonucleares (PMNs) caracteriza asinfecções por Neisseria gonorrhoeae . Além disso, estudos recentes em Estocolmo mostraram que Neisseria pode pegar carona em PMNs usando seus pili de adesina, ocultando-os daatividade fagocíticados neutrófilos . Essa ação facilita a disseminação do patógeno por toda a camada de células epiteliais.
E. coli
As cepas de Escherichia coli mais conhecidas por causar diarreia podem ser encontradas no tecido intestinal de porcos e humanos, onde expressam o K88 e o CFA1. para anexar ao revestimento intestinal. Além disso, UPEC causa cerca de 90% das infecções do trato urinário . Das E. coli que causam ITUs , 95% expressam fímbrias do tipo 1. FimH em E. coli supera a resposta imune baseada em anticorpos pela conversão natural do estado de alta afinidade para o estado de baixa afinidade. Por meio dessa conversão, a adesão da FimH pode eliminar os anticorpos ligados a ela. Escherichia coli FimH fornece um exemplo de resposta imune específica de conformação que aumenta o impacto sobre a proteína. Ao estudar esta adesão em particular, os pesquisadores esperam desenvolver vacinas específicas para adesão que possam servir como um modelo para a mediação de anticorpos da adesão de patógenos.
Veja também
Referências
As adesinas também são usadas na comunicação celular e ligam-se aos comunicadores de superfície. Também pode ser usado para se ligar a outras bactérias.
links externos
- Bacteriana + Adhesin na Biblioteca Nacional de Medicina dos Estados Unidos Medical Subject Headings (MeSH)