Введение

Вид молекул, вырабатываемых патогеном, которые могут вызвать потенциально вредные последствия Факторы вирулентности (предпочтительно известные как факторы патогенности или эффекторы в ботанике) - это клеточные структуры, молекулы и регуляторные системы, которые позволяют микробным патогенам (бактериям, вирусам, грибкам и протозоям) достигать следующего: колонизация ниши в хозяине (это включает движение к клеткам хозяина и прикрепление к ним), иммуносупрессия, подавление иммунного ответа хозяина (это включает смерть клеток, вызванную лейкоцидином). Факторы, включая токсины, гемолизины и протеазы, наносят вред хозяину.

Привязка, иммуноэвазия и иммуносупрессия

Бактерии производят различные адгезины, включая липотейхоевую кислоту, тримерные автотранспортерные адгезины и множество других поверхностных белков для прикрепления к ткани хозяина. Капсулы, сделанные из углеводов, являются частью внешней структуры многих бактериальных клеток, включая Neisseria meningitidis. Капсулы играют важную роль в иммунной дезактивации, поскольку они ингибируют фагоцитоз, а также защищают бактерии, находясь вне хозяина. Другой группой вирулентных факторов, которыми обладают бактерии, являются иммуноглобулиновые (Ig) протеазы. Иммуноглобулины - это антитела, выраженные и секретируемые хозяевами в ответ на инфекцию. Эти иммуноглобулины играют важную роль в уничтожении патогена с помощью таких механизмов, как опсонизация. Некоторые бактерии, такие как Streptococcus pyogenes, способны разрушать иммуноглобулины хозяина с помощью протеаз. Вирусы также имеют заметные факторы вирулентности. Экспериментальные исследования, например, часто сосредотачиваются на создании среды, которая изолирует и идентифицирует роль "специфических генов вирулентности". Это гены, которые выполняют определенные задачи в определенных тканях/местах в определенное время; сумма генов, относящихся к нише, составляет вирулентность вируса. Характерными для этой концепции являются гены, контролирующие латентность в некоторых вирусах, таких как герпес. Гамма-герпесвирус 68 (γHV68) у мышей и герпесвирус человека зависят от подмножества генов, которые позволяют им поддерживать хроническую инфекцию, активируясь при соблюдении определенных условий окружающей среды. Несмотря на то, что они не являются необходимыми для литических фаз вируса, эти латентные гены важны для продвижения хронической инфекции и продолжения репликации внутри инфицированных людей.

Деструктивные ферменты

Некоторые бактерии, такие как Streptococcus pyogenes, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, производят различные ферменты, которые повреждают ткани хозяина. К ферментам относятся гиалуронидаза, которая разрушает компонент соединительной ткани гиалуроновую кислоту; ряд протеаз и липаз; DNases, которые разрушают ДНК, и гемолизины, которые разрушают различные клетки-хозяина, включая красные кровяные клетки.

ГТ-фазы

Основная группа вирулентных факторов - это белки, которые могут контролировать уровни активации GTPаз. Они действуют двумя способами. Первый - это действие как GEF или GAP, и продолжение выглядеть как обычный эукариотический клеточный белок. Другой ковалентно модифицирует саму ГТфазу. Первый способ обратимый; у многих бактерий, таких как сальмонеллы, есть два белка, которые включают и выключают GTPазы. Другой процесс необратим, используя токсины, чтобы полностью изменить целевую ГТфазу и остановить или отменить экспрессию генов. Одним из примеров бактериального вирулентного фактора, действующего как эукариотический белок, является белок сальмонеллы SopE. Он действует как GEF, включая GTPазу для создания большего количества GTP. Он ничего не изменяет, но перегружает нормальный процесс интернализации клеток, что облегчает колонизацию бактерий в клетке-хозяине. YopT (Yersinia outer protein T) из Yersinia является примером модификации хозяина. Он модифицирует протеолитический расщепление карбоксильного конца RhoA, высвобождая RhoA из мембраны. Неправильная локализация RhoA приводит к тому, что эффекторы вниз по течению не работают.

Токсины

Основная категория вирулентных факторов - бактериальные токсины. Они делятся на две группы: эндотоксины и экзотоксины. Липид А - это эндотоксин. Эндотоксины вызывают сильное воспаление. Они связываются с рецепторами на моноцитах, вызывая высвобождение медиаторов воспаления, которые индуцируют дегрануляцию. В рамках этого иммунного ответа высвобождаются цитокины, которые могут вызывать лихорадку и другие симптомы, наблюдаемые во время болезни. Если присутствует большое количество LPS, то может возникнуть септический шок (или эндотоксический шок), который в тяжелых случаях может привести к смерти. Как гликолипиды (в отличие от пептидов), эндотоксины не связываются с рецепторами В- или Т-клеток и не вызывают адаптивный иммунный ответ.

Экзотоксины

Экзотоксины активно секретируются некоторыми бактериями и имеют широкий спектр эффектов, включая ингибирование определенных биохимических путей в организме хозяина. Два самых мощных экзотоксина

Ингибирование и контроль

Предложены стратегии, направленные на факторы вирулентности и кодирующие их гены. К мелким молекулам, исследуемым на предмет их способности ингибировать факторы вирулентности и экспрессию вирулентности, относятся алкалоиды, флавоноиды и пептиды. Экспериментальные исследования проводятся для характеристики специфических бактериальных патогенов и выявления их специфических факторов вирулентности. Ученые пытаются лучше понять эти вирулентные факторы посредством идентификации и анализа, чтобы лучше понять инфекционный процесс в надежде, что в конечном итоге могут быть разработаны новые методы диагностики, специфические противомикробные соединения и эффективные вакцины или токсоиды для лечения и профилактики инфекции. Существует три общих экспериментальных способа выявления факторов вирулентности: биохимический, иммунологический и генетический. В большинстве случаев генетический подход является наиболее обширным способом определения факторов бактериальной вирулентности. Бактериальная ДНК может быть изменена с патогенной на непатогенную, в их геном могут быть введены случайные мутации, могут быть идентифицированы и мутировать специфические гены, кодирующие мембрану или секреторные продукты, а также могут быть идентифицированы гены, регулирующие гены вирулентности. Эксперименты с участием псевдотуберкулеза Yersinia использовались для изменения фенотипа вирулентности непатогенных бактерий на патогенные. Благодаря горизонтальной передаче генов можно перенести клон ДНК из Yersinia в непатогенную E. coli и заставить их экспрессировать патогенный фактор вирулентности. Транспозон, элемент ДНК, вставленный случайным образом, мутагенез бактериальной ДНК также является широко используемой экспериментальной техникой, выполняемой учеными. Эти транспозоны содержат маркер, который можно идентифицировать в ДНК. При случайном размещении транспозон может быть помещен рядом с вирулентным фактором или помещен в середину гена вирулентного фактора, что останавливает экспрессию вирулентного фактора. Таким образом, ученые могут создать библиотеку генов, используя эти маркеры, и легко найти гены, вызывающие вирусный фактор.