воскресенье, 21 декабря 2014 г.

Легионелла и клетки

Легионеллы – инфекционные агенты, которые стали вызывать заболевания человека, легионеллёзы, как принято считать, лишь в последние десятилетия. Болезнь легионеров — это наиболее известный клинический вариант легионеллёза, протекающий с преимущественным поражением лёгких. Легионеллёз – результат воздействия человека на окружающую среду, в частности – создания систем кондиционирования воздуха, являющихся источником заражения. Болезнь не передаётся от человека к человеку и не может быть получена из природной окружающей среды. Возбудитель - грамотрицательные факультативно внутриклеточные бактерии рода Legionella, который объединяет более 50 видов, но в 80% случаев заболевания у человека причина - L. pneumophila. L. pneumophila заселяет клетки амёб и инфузорий, она распространена повсеместно. Вызывая заболевания у человека, легионеллы используют те же механизмы, что и в случае простейших. Патогенез легионеллёза связан с ростом легионелл в макрофагах лёгких. 

Попадая в клетку – не важно, макрофаг это или амёба, путём фагоцитоза, легионелла формирует из фагоцитарной вакуоли особый компартмент – вакуоль, в которой она будет размножаться. Вакуоль, содержащая легионелл в течение минут окружается эндоплазматической сетью и митохондриями. Она включает в себя мембраны везикул, идущих от эндоплазматической сети к аппарату Гольджи, при этом внутри вакуоли оказываются белки хозяина: глюкоза-6-фосфатаза, протеин дисульфидизмераза и другие. Слияние мембран хозяина с вакуолью осуществляется белками хозяина под контролем эффекторов патогена. Возможен и такой сценарий: проникновение легионелл в клетку запускает процессы аутофагии, цитоплазматические белки запаковываются в везикулы, эти везикулы и доставляются в вакуоль. После этого процесс аутофагии блокируется: паразит должен сначала полностью использовать ресурсы клетки, прежде чем она погибнет. Последние 1-2 деления проходят в цитоплазме. Легионеллы становятся цитотоксичными, устойчивыми к осмотическому стрессу. Этот процесс активируется аминокислотным голоданием. Зрелая внутриклеточная форма – покоящаяся, цистоподобная. Она устойчива к детергентам и антибиотикам. В этой форме легионелла инвазивна, а также может дать пророст в культуре.
Порядка 300 белков вводятся в клетку при инфекции легионеллами через систему Dot/Icm, секреторную IVB типа. Белки, вводимые в цитоплазму клетки кодируются 10% генома. Именно с помощью них легионеллы перестраивают работу клетки хозяина, заставляя её обеспечивать их рост. Ряд белков, выводимых в цитоплазму, содержит домены, характерные для эукариот. Легионеллы используют процессы, функционирующие в клетке хозяина: движение везикул между эндоплазматической сетью и аппаратом Гольджи, метаболизм фосфоинозитола, присоединение и отщепление аденеин-монофосфата, пренилирование, убиквитинилирование, работу протеасом и пептидаз цитозоля. Конечно, количество белков, которые выводятся в клетку-хозяина, может сильно варьировать от изолята к изоляту. Работа Dot/Icm запускается уже в первые минуты после инвазии, и её субстраты оказываются в цитоплазме. Благодаря большому набору белков, выводимых в клетку, легионелла может заселять разнообразных хозяев. Системы, регулирующие отношения хозяина и патогенна надёжны, мутация, инактивирующая какой-либо белок, скорее всего, будет компенсирована.
Аминокислоты – главный источник углерода и энергии для легионелл, в первую очередь это цистеин и серин. В то же время, легионелла, как и многие её хозяева, ауксотрофна по цистеину, и, кроме того, по аргину, изолейцину, лейцину, метионину, валину и треонину. Поэтому, в отсутствии необходимых для хозяина аминокислот в среде, рост паразита в вакуоли тоже останавливается. Чтобы получить необходимые для роста аминокислоты, легионелла активирует убиквитинилирование белков (процесс, используемый клеткой для определения белков на разрушение) в цитоплазме. Меченые убиквитином белки клетки хозяина подходят к мембране вакуоли, где содержатся легионеллы. Легионелла запускает разрушение белков и использует полученные аминокислоты. Убиквитинилированные белки поступают к вакуоли уже через несколько минут после заражения.
Пренилирование – посттрансляционная липидная модификация, повышающая гидрофобность белка и облегчающая его встраивание в мембрану. Это консервативный механизм, характерный только для эукариот. Он задействован в функционировании белков, участвующих в передаче сигнала и слиянии везикул. Для встраивания своих белков в мембрану вакуоли и клетки легионелла использует такой же механизм, осуществлемый ферментами хозяина. Производные фосфоинозитола – эволюционно древние сигнальные молекулы, участвующие также в перемещении молекул через мембрану и прерстройке актина. Легионелла также использует их для закрепления белков в мембране вакуоли, и в этом случае тоже задействуются ферменты хозяина.
Для патогена принципиально, чтобы клетка-хозяин не погибала, в том числе от токсических продуктов жизнедеятельности патогена. Ситуация, когда заражённая клетка уничтожается иммунной системой также неприемлема. Когда содержание легионелл в клетке высоко и ресурсы её исчерпаны, легионеллы запускают апоптоз, если этого не происходит, клетка может погибнуть из-за повреждения мембран, и это тоже возможно. Таким образом, легионелла регулирует жизнеспособность клетки. Она может избегать и более сложных защитных процессов, которых нет у амёб, но которые характерны для более высокоорганизованных организмов – инфламмосом и про/антиапоптотических механизмов.

Легионеллы способны поглощать из внешней среды ДНК и обмениваться генетическим материалом путём конъюгации. Возможно, гены белков, участвующих во взаимодействии легионелл с хозяевами, были получены от одноклеточных эукариот. Полученные от эукариот участки отличаются и по составу GC. Они претерпели ряд изменений – утратили интроны, встали под новые промоторы, дополнились регуляторными последовательностями прокариот, получили последовательности, необходимые для распознавания продукта секреторной системой Icm/Dot. Откуда были получены механизмы для взаимодействия с клетками более высокоорганизованных, чем амёбы, организмов, и что это за механизмы – остаётся неясным. 

Комментариев нет:

Отправить комментарий