FLAGELINA: STRUKTŪRA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Flagelino yra gijų, kuri yra struktūra, kuri yra dalis bakterijų Žiuželis baltymas. Didžioji dauguma bakterijų turi tik vieną flagellino rūšį. Tačiau kai kurie turi daugiau nei du.

Šio baltymo molekulinis dydis svyruoja nuo 30 kDa iki 60 kDa. Pavyzdžiui, Enterobacteriaceae molekulinis dydis yra didelis, o kai kuriose gėlo vandens bakterijose - mažas.

Šaltinis: Dartmouth elektroninio mikroskopo įrenginys, Dartmouth kolegija

Flagellinas yra virulentiškumo faktorius, leidžiantis prilipti šeimininko ląstelėms ir invazijai. Be to, tai yra galingas daugelio tipų ląstelių, dalyvaujančių įgimtam ir adaptaciniam imuniniam atsakui, aktyvatorius.

Flagellum infrastruktūra ir judrumas

Flagellum yra pritvirtintas prie ląstelės paviršiaus. Jį sudaro trys dalys: 1) gijos, kuri tęsiasi nuo ląstelės paviršiaus ir yra standi, tuščiavidurė cilindrinė struktūra; 2) bazinis kūnas, įterptas į ląstelės sienelę ir membranos sluoksnius, sudarantis kelis žiedus; ir 3) kablys, trumpa išlenkta struktūra, jungianti bazinį kūną prie gijos.

Bazinis kūnas yra sudėtingiausia žiedkočio dalis. Gramneigiamų bakterijų jis turi keturis žiedus, sujungtus su centrine kolona. Gramteigiamas jis turi du žiedus. Flagellum sukimosi judesys vyksta baziniame kūne.

Žvynelio vieta bakterijų paviršiuje labai skiriasi organizmams ir gali būti: 1) monoteriška, turinti tik vieną žvynelį; 2) polinis, turintis du ar daugiau; arba 3) pilvaplėvės, turinčios daug šoninių žiogelių. Taip pat yra endoflagelų, kaip ir spirochetuose, kurie yra perilasminėje erdvėje.

Helicobacter pylori yra labai judrus, nes turi nuo šešių iki aštuonių vienpolių žiogelių. PH gradientas per gleives leidžia H. pylori susiorientuoti ir įsitvirtinti šalia epitelio ląstelių esančioje srityje. Pseudomonas turi poliarinį žiedą, kuris sukelia chemotaksį iš cukrų ir yra susijęs su virulencija.

Flagellino struktūra

Ryškus flagellino baltymų sekos bruožas yra tas, kad jo N-galinis ir C-galinis regionai yra labai konservuoti, o centrinis regionas yra labai kintantis tarp tos pačios genties rūšių ir porūšių. Šis hipervariabilumas lemia šimtus Salmonella spp. Serotipų.

Flagellino molekulės sąveikauja viena su kita per galines sritis ir polimerizuojasi, kad sudarytų gijų. Tokiu būdu gnybtų sritys yra išdėstytos cilindrinės kaitinimo siūlelio vidinės pusės link, o centrinė - išorės link.

Skirtingai nuo tubulino gijų, kurios depolimerizuojasi nesant druskų, bakterijų vandenyje jos yra labai stabilios. Apie 20 000 tubulino subvienetų sudaro giją.

H. pylori ir Pseudomonas aeruginosa gijiniuose polimerizuojasi du flagellino tipai: FlaA ir FlaB, koduojami fliC geno. FlaAs yra nevienalytės ir yra suskirstytos į keletą pogrupių, kurių molekulinė masė svyruoja nuo 45 iki 52 kDa. „FlaB“ yra vienalytis, jo molekulinė masė yra 53 kDa.

Dažnai metilinami flagelinų lizino likučiai. Be to, yra ir kitų modifikacijų, tokių kaip FlaA glikozilinimas ir FlaB tirozino liekanų fosforilinimas, kurių funkcijos atitinkamai yra virulentiškumas ir eksporto signalas.

Flagellar gijų augimas bakterijose

Bakterijų žala gali būti pašalinta eksperimentiniu būdu ir ištirtas jos atsinaujinimas. Flagellino subvienetai gabenami per vidinį šios struktūros regioną. Kai jie pasiekia kraštutinumą, subvienetai pridedami savaime, naudojant baltymą („cap protein“), vadinamą HAP2 arba FliD.

Gijų sintezė vyksta jų pačių surinkimo būdu; y., kad flagellino polimerizacija nereikalautų fermentų ar faktorių.

Informacija, susijusi su kaitinimo siūleliu, yra pačiame subvienete. Taigi, flagellino subvienetai polimerizuojasi, sudarydami vienuolika protofilamentų, kurie sudaro ištisą.

Flagellino P. aeruginosa ir Proteus mirabilis sintezę slopina tokie antibiotikai kaip eritromicinas, klaritromicinas ir azitromicinas.

Flagellinas kaip imuninės sistemos aktyvatorius

Pirmieji tyrimai parodė, kad salmonelių subnanomolinės koncentracijos flagellinas yra stiprus citokinų induktorius promonocitinėje ląstelių linijoje.

Vėliau buvo parodyta, kad priešuždegiminio atsako indukcija apima sąveiką tarp flagellino ir įgimtos imuninės sistemos ląstelių paviršiaus receptorių.

Paviršiniai receptoriai, sąveikaujantys su flagellinu, yra rinkliavos tipo 5 (TLR5). Vėliau tyrimai su rekombinantiniu flagellinu parodė, kad, kai jam trūko hipervariančiojo regiono, jis negalėjo sukelti imuninio atsako.

TLR5 yra imuninės sistemos ląstelėse, tokiose kaip limfocitai, neutrofilai, monocitai, makrofagai, dendritinės ląstelės, epitelio ląstelės ir limfmazgiai. Žarnyne TLR5 reguliuoja mikrobiotos sudėtį.

Gramneigiamos bakterijos paprastai naudoja III tipo sekrecinę sistemą, norėdamos perkelti flagelliną į ląstelės-šeimininkės citoplazmą, sukeldamos tarpląstelinių įvykių seką. Taigi, tarpląstelinėje aplinkoje esantį flagelliną atpažįsta NAIP šeimos baltymai (apoptozės inhibitorių baltymų / NLR šeima).

Vėliau flagellin-NAIP5 / 6 kompleksas sąveikauja su į NOD panašiu receptoriumi, kuris generuoja šeimininko atsaką į infekciją ir žalą.

Flagellinas ir augalai

Augalai atpažįsta šį baltymą per flagellin sensing 2 (FLS2) kelią. Pastaroji yra leucino kartotinių receptorių kinazė ir yra homologiška TLR5. FLS “sąveikauja su flagellino N-galiniu regionu.

Flagellino prisijungimas prie FLS2 sukelia MAP kinazės kelio fosforilinimą, kuris baigiasi baltymų, tarpininkaujančių apsaugai nuo grybelių ir bakterijų, sinteze.

Kai kuriuose naktinių augalų augaluose flagellinas taip pat gali jungtis prie FLS3 receptorių. Tokiu būdu jie apsisaugo nuo patogenų, kurie išvengia gynybos, tarpininkaujant FLS2.

Flagellinas kaip pagalbinė medžiaga

Adjuvantas yra medžiaga, padidinanti ląstelinį ar humorinį atsaką į antigeną. Kadangi daugelis vakcinų sukelia silpną imuninį atsaką, būtini geri priedai.

Daugybė tyrimų parodė flagellino kaip adjuvanto veiksmingumą. Šiuos tyrimus sudarė rekombinantinio flagellino panaudojimas vakcinose, įvertintose naudojant gyvūnų modelius. Tačiau šis baltymas dar turi praeiti I klinikinių tyrimų fazę.

Tarp tirtų rekombinantinių flagelinų yra šie: flagellinas - gripo viruso hematoglutinino 1 epitopas; Schistosoma mansoni flagellin-epitopas; flagellinas - šilumoje stabilus E. coli toksinas; flagellinas - Plasmodium paviršiaus baltymas 1; ir flagellinas - Nilo viruso apvalkalo baltymas, be kitų rekombinantų.

Yra keletas pranašumų, naudojant flagelliną kaip pagalbinę medžiagą žmonėms skirtose vakcinose. Šie pranašumai yra šie:

1) Veiksmingas labai mažomis dozėmis.

2) Jie neskatina IgE atsako.

3) Kito adjuvanto seka Ag gali būti įterpta į flagellino seką nepažeidžiant flagellino signalizacijos kelio per TLR5.

Kiti flagellino naudojimo būdai

Kadangi flagellino genai labai skiriasi, jie gali būti naudojami specifiniam aptikimui arba rūšių ar kamienų identifikavimui.

Pavyzdžiui, PGR / RFLP derinys buvo naudojamas flagellino genų pasiskirstymui ir polimorfizmui tirti E. coli izoliatuose iš Šiaurės Amerikos.

Nuorodos

1. Hajam, IA, Dar, PA, Shahnawaz, I., Jaume, JC, Lee, JH 2017. Bakterinis flagellinas - stiprus imunomoduliatorius. Eksperimentinė ir molekulinė medicina, 49, e373.
2. Kawamura-Sato, K., Inuma, Y., Hasegawa, T., Horii, T., Yamashino, T., Ohta, M. 2000. Subinhibituojančių makrolidų koncentracijų poveikis flagelino ekspresijai Pseudomonas aeruginosa ir Proteus mirabilis. Antimikrobiniai vaistai ir chemoterapija, 44: 2869–2872.
3. Mizel, SB, Bates, JT 2010. Flagellinas kaip adjuvantas: ląstelių mechanizmai ir potencialas. Journal of Immunology, 185, 5677-5682.
4. Prescott, LM, Harley, JP, Klain, SD 2002. Mikrobiologija. Mc Graw-Hill, Niujorkas.
5. Schaechter, M. 2009. Mikrobiologijos stalo enciklopedija. Akademinė spauda, ​​San Diegas.
6. Winstanley, C., Morgan, AW 1997. Bakterijų flagellino genas kaip biomarkeris aptikimui, populiacijos genetikai ir epidemiologinei analizei. Microbiology, 143, 3071-3084.