Бактериялық адгезин: Жұқпаға қатысу және вакцина әлеуеті
Bacterial adhesin
Бактериялардың адгезиндері – инфекция үшін маңызды, жасуша бетіндегі құраушылар. Жұқпаның алдын алу және емдеуде мақсатты нүкте! Бактериялардың жабысуы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Адгезиндер – бактериялардың жасуша бетіндегі құраушылары немесе қосымшалары, олар басқа жасушаларға немесе беттерге, әдетте, олар жұқтырған немесе тіршілік ететін организмде, жабысуға немесе ұсталуға көмектеседі. Адгезиндер – вируленттілік факторларының бір түрі. Ұсталу – бактериялық патогенез немесе инфекцияның қажетті кезеңі, жаңа организмді қоныстандыру үшін қажет. Жабысу және бактериялық адгезиндер де профилактика үшін немесе бактериялық инфекцияларды емдеу үшін мақсатты нысана болып табылады.
Adhesins are cell surface components or appendages of bacteria that facilitate adhesion or adherence to other cells or to surfaces, usually in the host they are infecting or living in. Adhesins are a type of virulence factor. Adherence is an essential step in bacterial pathogenesis or infection, required for colonizing a new host. Adhesion and bacterial adhesins are also a potential target either for prophylaxis or for the treatment of bacterial infections.
Өмірбаян
Бактериялар әдетте беттерге жабысып, олармен тығыз байланыста өмір сүреді. Бактерияның өмірлік циклі барысында бактерия жиі соққы күштеріне ұшырайды. Ең қарапайым түсінікте, бактериялық адгезиндер ілмек ретінде қызмет етеді, бактерияларға осы қоршаған ортаның соққы күштерін жеңуге және қалаған ортада қалуға мүмкіндік береді. Дегенмен, бактериялық адгезиндер бактериялар үшін әмбебап жабысу құралы ретінде қызмет етпейді. Керісінше, олар нақты беттік тану молекулалары болып табылады, бұл нақты бактерияларды нақты беттерге – мысалы, өсімдіктердегі тамыр тіндеріне, сүтқоректілердегі жас түтікшелерінің тіндеріне немесе тіпті тіс эмаліне бағыттауға мүмкіндік береді. Грам-теріс бактериялардың көпшілігінде фимбриялар адгезин ретінде жұмыс істейді, бірақ көп жағдайда фимбрияның ұшындағы шағын суббірлік белок нақты адгезин болып табылады. Грам-оң бактерияларда белок немесе полисахаридтік беткі қабат нақты адгезин қызметін атқарады. Қонақжайдың бетіне тиімді жабысу үшін көптеген бактериялар адгезиндер деп аталатын бірнеше жабысу факторларын өндіреді. Бактериялық адгезиндер түрлер мен тіндерге қатысты тропизмді қамтамасыз етеді. Адгезиндер патогендік және сапрофиттік бактериялардың екеуімен де кездеседі. Бұл кең таралғандық оларды бактерияның токсиндер өндіру және қожайынның иммундық қорғанысына қарсы тұру қабілетімен қатар, маңызды микробиологиялық вируленттілік факторлары ретінде белгілейді.
Bacteria are typically found attached to and living in close association with surfaces. During the bacterial lifespan, a bacterium is subjected to frequent shear forces. In the crudest sense, bacterial adhesins serve as anchors allowing bacteria to overcome these environmental shear forces, thus remaining in their desired environment. However, bacterial adhesins do not serve as a sort of universal bacterial Velcro. Rather, they act as specific surface recognition molecules, allowing the targeting of a particular bacterium to a particular surface such as root tissue in plants, lacrimal duct tissues in mammals, or even tooth enamel. Most fimbria of gram negative bacteria function as adhesins, but in many cases it is a minor subunit protein at the tip of the fimbriae that is the actual adhesin. In gram positive bacteria, a protein or polysaccharide surface layer serves as the specific adhesin. To effectively achieve adherence to host surfaces, many bacteria produce multiple adherence factors called adhesins. Bacterial adhesins provide species and tissue tropism. Adhesins are expressed by both pathogenic bacteria and saprophytic bacteria. This prevalence marks them as key microbial virulence factors in addition to a bacterium's ability to produce toxins and resist the immune defenses of the host.
Құрылыстар
Эволюция механизмдері арқылы бактериялардың әртүрлі түрлері бактерия бетіне рецепторға тән ақуыздарды бекіту мәселесіне әртүрлі шешімдер тапты. Бүгінде әдебиетте бактериялық адгезиндердің көптеген түрлері мен кіші топтарын кездестіруге болады. Бактериялық адгезияның қалыпты құрылымы – фимбрия немесе пилус. Екі доменді тетрапептидтік цикл байланыстырады. Сонымен қатар, N-терминалды жабысқақ доменнің ұшында көмірсуларды байланыстыратын қуыс анықталды.
Through the mechanisms of evolution, different species of bacteria have developed different solutions to the problem of attaching receptor specific proteins to the bacteria surface. Today many different types and subclasses of bacterial adhesins may be observed in the literature. The typical structure of a bacterial adhesion is that of a fimbria or pilus. A tetra peptide loop links the two domains. Additionally, a carbohydrate binding pocket has been identified at the tip of the N terminal adhesive domain.
Вируленттілік факторлары ретінде
Бактериялық патогендердің көпшілігі қожалық жасушаларға ерекше жабысуды өзінің негізгі вируленттілік факторы ретінде пайдаланады. "Жеке рецепторларға қатысты көптеген бактериялық адгезиндер анықталған." Сонымен қатар, адгезиндер вакцинаға үміткер ретінде тартымды, себебі олар көбінесе инфекция үшін маңызды және беткейде орналасқан, осылайша антиденелерге оңай қол жеткізуге мүмкіндік береді. Адезинге қарсы антиденелердің тиімділігі уропатогенді Escherichia coli (UPEC) адгезині FimH-ті зерттеулер арқылы көрсетілген. E. coli-мен жұмыс істеу адамның табиғи иммунитетін бақылау нәтижесінде туындады. Дамымай жатқан елдердегі балалар өмірінің алғашқы үш жылында E. coli-мен байланысты диареяның бірнеше жағдайларын бастан өткеруі мүмкін. Егер бала осы бастапқы сезімталдық кезеңінен аман қалса, инфекция деңгейі айтарлықтай төмендейді. Далалық зерттеулер көрсеткендей, бұл табиғи иммунитет негізінен бактериялық адгезиндерге қарсы бағытталған. Бұл зерттеу бактериялық адгезиндерді пайдаланатын ауыз арқылы қолданылатын вакциналарды зерттеуге жол ашты. Антиадгезиндік иммунитет тұжырымдамасын зерттейтін зерттеушілер үшін бірқатар мәселелер қиындықтар туғызады. Біріншіден, көптеген бактериялық адгезиндер бірдей адам тіндерін таңдайды. Екіншіден, бір бактерия әртүрлі уақытта, әртүрлі жерлерде және әртүрлі орталық факторларға жауап ретінде әртүрлі адгезин түрлерін өндіре алады. Осы қиындықтарға қарамастан, антиадгезиялық вакциналарды жасау саласында үлкен жетістіктерге қол жеткізілуде. Жануарлар моделінде, FimH-қа қарсы антиденелермен пассивті иммундау және ақуызбен вакцинациялау UPEC-тің колонизациясын айтарлықтай азайтты. Сонымен қатар, Bordetella pertussis адгезиндері FHA және пертактин АҚШ-та қолданылуға рұқсат етілген төрт клеткасыз pertussis вакцинасының үш құрамына кіреді. Сонымен қатар, зәр жолдарының инфекциясына (ЗЖИ) қарсы вакциналар да зерттелуде. Синтетикалық FimH адгезиялық пептидтерін қолдану тышқандарда E. coli-мен урогенитальды шырышты қабынудың алдын алғанын көрсетті.
The majority of bacterial pathogens exploit specific adhesion to host cells as their main virulence factor. "A large number of bacterial adhesins with individual receptor specificities have been identified." Additionally, Adhesins are attractive vaccine candidates because they are often essential to infection and are surface located, making them readily accessible to antibodies. The effectiveness of anti adhesin antibodies is illustrated by studies with FimH, the adhesin of uropathogenic Escherichia coli (UPEC). Work with E. coli stems from observations of human acquired immunity. Children in third world countries may suffer from several episodes of E. coli associated diarrhea during the first three years of life. If the child survives this initial period of susceptibility, infection rates typically drop substantially. Field studies show that this acquired immunity is directed primarily against bacterial adhesins. This research has opened the door to further exploration of orally administered vaccines which exploit bacterial adhesins. A number of problems create challenges for the researcher exploring the anti adhesin immunity concept. First, a large number of different bacterial adhesins target the same human tissues. Further, an individual bacterium can produce multiple different types of adhesin, at different times, in different places, and in response to different environmental triggers. Despite these challenges, progress is being made in the creation of anti adhesion vaccines. In animal models, passive immunization with anti FimH antibodies and vaccination with the protein significantly reduced colonization by UPEC. Moreover, the Bordetella pertussis adhesins FHA and pertactin are components of three of the four acellular pertussis vaccines currently licensed for use in the U. S. Additionally, anti adhesion vaccines are being explored as a solution to urinary tract infection (UTIs). The use of synthetic FimH adhesion peptides was shown to prevent urogenital mucosal infection by E. coli in mice.
N. gonorroheae
N. gonorrhoeae көбінесе тек адамдарға ғана бейімделген.
N. gonorrhoeae is host restricted almost entirely to humans.
Е. coli
Ішектің жұқпаларын тудыратын ең белгілі Escherichia coli штаммдары шошқалар мен адамдардың ішек тіндерінде табылады, онда олар K88 және CFA1-ді экспрессиялайды, бұл оларға ішек қабырғасына жабысуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, UPEC несеп жолдарының инфекциясының шамамен 90% жағдайына себеп болады. Несеп жолдарының инфекциясын тудыратын E. coli бактерияларының 95% 1-типті фимбрияларды экспрессиялайды. E. coli-дегі FimH антиденеге негізделген иммундық жауапты жоғары туыстық күйден төмен туыстық күйге табиғи түрлендіру арқылы еңсеріп өтеді. Осы түрлендіру арқылы FimH адгезиясы оған байланысқан антиденелерді түсіріп тастауы мүмкін. Escherichia coli FimH – бұл ақуызға тигізетін әсерін күшейтетін конформациялық иммундық жауаптың мысалы. Осы адгезияны зерттеу арқылы ғалымдар патогеннің адгезиясына қарсы антиденелердің аралық ролін көрсететін, адгезияға тән вакциналарды жасауға үміттенеді.
Escherichia coli strains most known for causing diarrhea can be found in the intestinal tissue of pigs and humans where they express the K88 and CFA1. to attach to the intestinal lining. Additionally, UPEC causes about 90% of urinary tract infections. Of those E. coli which cause UTIs, 95% express type 1 fimbriae. FimH in E. coli overcomes the antibody based immune response by natural conversion from the high to the low affinity state. Through this conversion, FimH adhesion may shed the antibodies bound to it. Escherichia coli FimH provides an example of conformation specific immune response which enhances impact on the protein. By studying this particular adhesion, researchers hope to develop adhesion specific vaccines which may serve as a model for antibody mediation of pathogen adhesion.