Meccanismi molecolari di adesione delle cellule epiteliali gastriche e l'iniezione di CagA di Helicobacter pylori

Meccanismi molecolari di adesione delle cellule epiteliali gastriche e l'iniezione di CagA di Helicobacter pylori
astratta
Helicobacter pylori
è un agente patogeno di grande successo unicamente adattati per colonizzare gli esseri umani. infezioni gastriche con questo batterio può indurre patologie che vanno dalla gastrite e ulcere croniche peptiche di cancro gastrico. Più virulento H. pylori
isolati porto numerosi adesine ben noti (baba /B, Saba, Alpa /B, OIPA e HopZ) e il cag
(geni associati citotossina) patogenicità isola che codificano per un sistema di secrezione di tipo IV (T4SS). Le adesine stabilire un contatto stretto con batterica cellule bersaglio host e l'T4SS rappresenta un dispositivo pilus aghiformi per la consegna delle proteine ​​effettrici nelle cellule bersaglio ospite, come CagA. Baba e saba si legano all'antigene gruppo sanguigno e proteine ​​sialylated rispettivamente, e una serie di componenti T4SS tra cui Cagi, CAGL, cagy e CagA hanno dimostrato di indirizzare i β integrine 1 recettore seguito da iniezione di CagA attraverso la membrana della cellula ospite . L'interazione di CagA con fosfatidilserina membrana ancorata può anche svolgere un ruolo nel processo di consegna. Sebbene siano stati compiuti notevoli progressi nella nostra attuale comprensione di molti dei fattori di cui sopra, i recettori della cellula ospite per OIPA, HopZ e Alpa /B durante l'infezione sono ancora sconosciute. Qui passiamo in rassegna i recenti progressi nella caratterizzazione delle interazioni dei vari adesine e proteine ​​T4SS strutturali con fattori cellula ospite. Il contributo di queste interazioni a H. pylori
la colonizzazione e la patogenesi è discusso.
Parole
Helicobacter pylori
aderenza Adhesin recettore integrina tipo di segnalazione secrezione IV Introduzione
H. pylori
colonizza lo stomaco di circa la metà della popolazione mondiale umana, che è associato con cronica, spesso gastrite asintomatica in tutti gli individui infetti. In base a vari criteri, le malattie gastriche più gravi, tra cui ulcera peptica possono verificarsi fino al 10-15% delle persone infette [1-3]. H. pylori
infezioni sono comunemente diagnosticati con una forte risposta infiammatoria, ma i batteri si sono evoluti numerosi meccanismi durante l'evoluzione al fine di evitare il riconoscimento e respinge i macchinari di difesa dell'ospite, e se non trattati con antibiotici, possono persistere per tutta la vita. H. pylori
indotta gastrite è il più forte fattore di rischio per lo sviluppo di singolare tumori dello stomaco; Tuttavia, solo una piccola percentuale di individui infetti sviluppano tumori maligni come associato alla mucosa tessuto linfoide (MALT) linfoma e adenocarcinoma gastrico anche [1-3]. adenocarcinoma gastrico costituisce la seconda causa di morte per cancro associato in tutto il mondo, e circa 700.000 persone muoiono a causa di questa neoplasia ogni anno [3]. Il risultato clinico di infezione da H. pylori
dipende da uno scenario molto complesso di ospite-patogeno crosstalk. La progressione della malattia è determinata da vari fattori, tra cui la predisposizione genetica del padrone di casa, il genotipo batterico e parametri ambientali [1-3]. I meccanismi cellulari e molecolari sviluppati da H. pylori
di minare le strategie di difesa dell'ospite sono stati oggetto di indagine intenso in tutto il mondo.
Clinici H. pylori
ceppi sono molto diverse sia nella loro informazioni genetiche e il potenziale di indurre patogenicità. Miriadi di fattori batterici sono stati segnalati per influenzare la patogenesi di H. pylori
infezioni. Ci sono due fattori determinanti di virulenza classici espresse da H. pylori
, la proteina CagA codificate dai geni citotossina associata isola di patogenicità (CAG
PAI) e la citotossina vacuolizzante (VacA). Secreta VacA può innescare varie risposte tra cui la formazione di pori nella membrana della cellula ospite, la modifica del traffico di endo-lisosomiale, vacuolizzazione cellulare, l'inibizione delle cellule immunitarie e l'apoptosi. Le attività di VacA sono evidenziati in vari articoli di revisione [1-4] e non saranno discussi qui. Nella metà degli anni novanta, il cag
PAI è stato interamente sequenziato da vari ceppi di H. pylori
e ha trovato a rappresentare un elemento di inserimento del DNA di 40 kb nel cromosoma, che è affiancato da 31-bp ripetizioni dirette e trasportare fino a 32 geni [5, 6]. Grande interesse scientifico concentra sulla proteina CagA che è presente negli isolati più virulenti, ma è tipicamente assente in H. pylori
ceppi meno virulenti. Così, CagA serve come marker di virulenza per l'cag
PAI [7, 8]. Il lavoro negli ultimi dieci anni ha dimostrato che il cag PAI
codifica di tipo IV sistema di secrezione (T4SS) che inietta CagA nelle cellule bersaglio dove interferisce con cascate di segnalazione multipla cellula ospite [9, 10]. Altri meccanismi di patogenicità associata ben descritte sono flagelli-driven scissione motilità batterica, ureasi-mediata la neutralizzazione del pH, HtrA-mediata di E-caderina, la modifica del colesterolo cellula ospite, spargimento di vescicole membrana esterna e risposte immunitarie peptidoglicano-dipendenti [ ,,,0],1-3, 11-13]. Inoltre, H. pylori
svolge diverse adesine superficie classica che permettono stretta aderenza dei batteri alle cellule epiteliali gastriche. Qui passiamo in rassegna le varie strategie di adesione molecolare di H. pylori
di cellule bersaglio epiteliali gastriche che facilitano batterica vincolante. Discutiamo anche la struttura e la funzione del T4SS, e come si entra in contatto con i fattori di superficie della cellula ospite per iniettare la proteina CagA effettrici.
Ruolo della classica H. pylori
adesine
Un'intensa attività di ricerca negli ultimi anni ha dimostrato che H. pylori
codifica una vasta gamma di diversi fattori di adesione, per alcuni dei quali il recettore della cellula ospite corrispondente (s) sono state identificate (Tabella 1). Il H. pylori
genomi provenienti da vari ceppi contengono più di 30 geni che codificano le proteine ​​della membrana esterna (OMP) che sono stati divisi in Hop (Helicobacter
porine membrana esterna) e Hor sottogruppi (luppolo-correlata). La famiglia di proteine ​​Hop include diversi adesine ben descritti di H. pylori
quali Baba, Saba, Alpa /B, HopZ e OIPA. Tuttavia, tra i ceppi clinici di H. pylori
notevole diversità nell'espressione della OMP esiste. Questo è pensato per riflettere una pressione selettiva per l'adesione batterica che può differire sia all'interno e fra individui infetti nel tempo. È stato dimostrato che alcune delle molecole di adesione classici discussi qui di seguito agiscono in combinazione con fattori dalla cag PAI
per highjack diversi processi cellulari ospitante compreso trascrizione alterata, riarrangiamenti del citoscheletro, apertura di giunzioni cellula-cellula, insorgenza di infiammazione e altri come riassunte in un modello semplificato (Figura 1A) .table 1 Caratteristiche del cag
PAI-indipendente e cag
PAI-dipendente adesione cellula ospite factorsa
fattore batterica
riferito recettore ospite
sistemi cellulari utilizzati
H. pylori
ceppi utilizzati
metodi applicati

Referenze
Baba
Fucosylated gruppo sanguigno antigeni Leb, e H1
umani sezioni di tessuto gastrico
P466 , CCUG17875, A5, M019, 26695
RIA, recettore asssay spostamento, analisi Scatchard,
[14]
Leb, H1, A, ALeb, e bleb -
P466, CCUG17875, J99
Sovrapposizione studi di legame con glicoconiugati radiomarcati
[15]
Babb
Unknown -
- Francia - -
saba
Sialylated dimerica Lewis x, Sialyl Lea antigene
umana e scimmia gastrico sezioni di tessuto
CCUG17875, J99, 26695, SM165, WU12
RIA e di analisi Scatchard
[26]
Laminina -
J99
serie glicoconiugati studi
[30]
OIPA
sconosciuto AGS, KATO-III
B128, G27
test di aderenza batteriche
[37]
Alpa /B
Laminina -
26695, SS1
citometria a flusso, Biacore vincolante studi, test di aderenza della superficie
[33]
HopZ
sconosciuta
AGS
saggi ATCC43504, 342, 326/01
AGS di adesione cellulare
[39]
CagA
β1 integrina
GE11 vs GE11β1
P12
Y2H, PD con magnetica perline, FACS, Biacore studi di legame
[82]
fosfatidilserina
AGS
NCTC11637
studi di legame, CF, AB di blocco, SE
[83]
Cagi
β1 integrina -
-
Y2H, PD con sfere magnetiche, FACS
[82]
CAGL
β1 integrina
AGS, GD25 vs. GD25β1, HeLa, fibroblasti di topo
P1, P12
Biacore studi di legame, la concorrenza peptide, saggi di adesione cellulare, AB di blocco, CF
[61, 81]
cagy
β1 integrina
GE11 vs GE11β1
P12
Y2H, PD con sfere magnetiche, FACS
[82] impara una Abbreviazioni: AB (anticorpi); CF (frazionamento cellulare); FACS (Fluorescence-attivato l'ordinamento delle cellule); IF (co-localizzazione mediante immunofluorescenza); PD (esperimenti di pull-down); RIA (saggio Radioimmuno); Y2H (lievito due schermo ibrido).
Figura 1 H. pylori interazioni con le cellule epiteliali che evidenziano il ruolo di adesine e il sistema di secrezione di tipo-IV (T4SS) codificata da cag PAI. (A) (1) H. pylori
adesine mediare apicale legandosi ai recettori noti e sconosciuti su dell'epitelio gastrico e, probabilmente, anche di trasduzione del segnale diretto, come indicato. (2) sovraregolazione di fattori di trascrizione quali NF-kB porta alla produzione di citochine pro-infiammatorie e chemochine. (3) La secrezione di mediatori a superfici basolateral attrae le cellule immunitarie al sito di infezione. (4) In caso di contatto cellula ospite, H. pylori
assembla T4SS Pili alla loro superficie consente la distribuzione di molecole, CagA e peptidoglicano, dal citoplasma batterico nelle cellule ospiti. cag PAI
proteine ​​(CagA, Cagi, CAGL e cagy) interagiscono con i recettori integrine. Interazioni con fosfatidilserina (PS) e colesterolo in raft lipidici sono coinvolti anche nei processi T4SS. T4SS e CagA sono coinvolti in numerosi effetti cellulari tra rottura di cellula-cellula giunzioni (5), riarrangiamenti del citoscheletro (6) e la segnalazione nucleare (7). (B) Due modelli per le macchine T4SS assemblati in H. pylori
sono proposti. Modello-1 assume proteine ​​VirB1-11, il fattore di accoppiamento VirD4 e fattori accessori, come CagF (una proposta di chaperone di CagA) si riuniscono in un modo simile a quello proposto per A. tumefaciens
T4SS [10]. Modello-2 presuppone che il T4SS richiede le stesse proteine ​​virB /D come modello-1 con due importanti differenze. La superficie pilus T4SS è ricoperta da cagy (VirB10) molecole e VirB5 è escluso [50]. H. pylori
VirB10 è una grande proteina (~ 250 kDa) portante due domini transmembrana per formare una struttura hairpin loop nel pilus come illustrato [64]. etichettatura immunogold della regione di loop in cagy indicato che questo è esposto nello spazio extracellulare e viene trasportato alla superficie pilus da un meccanismo sconosciuto [64]. Abbreviazioni: AJ (adherens giunzione); HtrA (requisito alta temperatura una proteasi); (Antigeni Lewis B) Leb; MΦ (macrofagi); NTP (nucleotide trifosfato); NDP (nucleotide difosfato); P (gruppo fosfato); SDL (sialyl-dimerica-Lewis × glicosfingolipidi); TJ (svincolo stretto).
Baba
Il membro OMP Baba era la prima H. ​​pylori
adhesin scoperto. BABA media di legame dei batteri agli antigeni Lewis B, Leb [14] e dei relativi residui fucosio terminali presenti sul gruppo sanguigno O (H antigene), A e antigeni B [15] che si esprimono sulla mucosa gastrica. Molteplici loci cromosomici e alleli per Baba sono stati segnalati per esistere e Leb attività di legame ha dimostrato di essere facilitato dalla allele BabA2 [14]. Tuttavia, il lavoro più recente suggerisce che gli alleli BabA1 si verificano solo molto raramente e sono difficili da individuare esistono [16] sostanziali polimorfismi di aminoacidi tra proteine ​​BABA espresse da diversi ceppi [17]. La diversità appare anche per quanto riguarda il legame di ceppi di Leb ed espressione Baba, e affinità di legame per gli antigeni A, B e O correla con gruppo sanguigno antigeni espressione dell'ospite [15, 18]. Un strettamente correlata gene Babb
, codifica per un prodotto di traduzione che ha N- significativa e somiglianza C-terminale a Baba. BABA
e Babb
sono quasi identici nelle loro 5 'e 3' regioni, ma non vi è divergenza di sequenza nella loro metà regione [19] indica che le regioni variabili centrali probabile codificano funzioni uniche. Molti Leb ceppi non vincolanti esprimono in silenzio Baba
sequenze di geni che possono diventare attivati ​​dalla ricombinazione nella Babb
locus formando chimerico Babb /
a geni [20]. espressione BABA in vivo
, tuttavia, sembra essere altamente dinamico. infezione sperimentale di Rhesus macachi, topi e gerbilli della Mongolia ha provocato la perdita di espressione Baba e Leb vincolante [21, 22]. ceppi dopo l'infezione isolati da gerbilli contenevano una proteina BabA2 che è stato modificato da sei aminoacidi dal ceppo utilizzato per l'inoculazione. esperimenti di complementazione confermato questi sei residui di aminoacidi sono fondamentali per il legame agli antigeni dei gruppi sanguigni fucosylated [22]. In un recente studio, l'infezione sperimentale di gerbilli della Mongolia ha portato in completa assenza di espressione di Baba a sei mesi dopo l'infezione. Perdita di espressione Baba era attribuibile a nucleotide cambiamenti all'interno del baba
gene che ha portato in un prodotto di traduzione Baba troncato [23]. aderenza baba-mediata di H. pylori
di Leb sulla superficie delle cellule epiteliali è stato dimostrato in vitro
, utilizzando Leb transfettate cellule MDCK, e in vivo
, utilizzando infezione di gerbilli mongoli, per aumentare cag
PAI-dipendente H. pylori
patogenicità innescando la produzione di citochine proinfiammatorie e dei fattori precancerose correlate [24] (Figura 1A). Così, l'espressione dell'adesina Baba sembra strettamente collegato alla comparsa di T4SS-correlati risposte della cellula ospite in vivo
. La presenza di Baba
è associata a cagA vacA s1
alleli
e, e ceppi che possiedono tutti e tre di questi geni incorrere il più alto rischio di sviluppo del cancro gastrico [25].
Saba
L'espressione di sialyl-dimerica-Lewis × glicosfingolipidi è upregulated su di infezione da H. pylori
e l'infiammazione. Questa molecola agisce anche come un recettore per l'agente patogeno e legame è mediata attraverso gli Stati OMP batterica, Saba [26]. Nessun legame con gangliosidi è stato ottenuto con un ceppo mutante saba-negativo utilizzando un sottile saggio sovrapposizione cromatografia su strato [27]. Infezione gastrici epiteliale linea cellulare di cancro MKN45 da H. pylori
espressione upregulated del gene codificante β3 GlcNAc T5, un transferasi GlcNAc essenziale per la biosintesi degli antigeni Lewis. Sovraespressione di questo gene in entrambe le linee cellulari di adenocarcinoma gastrico MKN45 e AGS portare alla espressione del ligando SABA, sialyl Lex, suggerendo che H. pylori
può modulare l'espressione dei recettori [28]. Saba è stato identificato come un emoagglutinina che si lega alle strutture sialylated presenti sulla superficie dei globuli rossi e c'è una buona correlazione tra i ceppi tra acido sialico emoagglutinante dipendente e sialyl Lex vincolante [29]. Come osservazioni con Baba, un elevato livello di polimorfismo è stata riportata in associazione sialyl proprietà tra clinica H. pylori
isolati, il che suggerisce che la SABA si adatta al suo ospite a seconda del modello della mucosa sialylation dell'individuo infetto [29]. Saba è stato anche dimostrato di mediare vincolante di H. pylori
di frazioni sialylated sul laminina proteina della matrice extracellulare [30].
Alpa /B
Due geni fortemente omologhi definito Alpa
e ALPB
sono stati anche caratterizzati e mostrato per codificare per OMP integrali. esperimenti di adesione hanno indicato che sono coinvolti anche in aderenza di H. pylori
biopsie di tessuto gastrico umano [31]. OMP profilo di espressione di 200 ceppi provenienti dalla Germania ha rivelato che quasi tutti gli isolati clinici hanno prodotto le proteine ​​Alpa e ALPB a differenza di molti altri OMP che sono stati prodotti a prezzi molto variabili [32]. Recentemente è stato dimostrato sia Alpa e ALPB proteine ​​di legarsi al laminina topo in vitro
e plasmide trasmesse ALPA
conferita capacità laminina vincolante su E. coli
[33]. Nessun altro partner vincolanti o recettori per Alpa e ALPB sono state ancora identificate. L'ALPA /B l
ocus è stato anche dimostrato di influenzare la segnalazione della cellula ospite e la produzione di citochine dopo l'infezione. Soppressione di Alpa /B
geni ridotta di IL-8 induzione durante l'infezione con orientale, ma non con Western H. pylori
ceppi [34]. I Alpa /B
mutanti poco colonizzato stomaco dei topi C57BL /6 e sono stati associati a più bassi livelli delle mucose di indotto KC (il nome del mouse per IL-8 umano) e IL-6 [34]. In contrasto con questi risultati, in un altro studio recente Alpa
e ALPB
mutanti del gene di H. pylori
SS1 indotta infiammazione più grave rispetto al ceppo parentale in gerbilli infetti [33].
OIPA
OIPA (esterno infiammatoria proteina a), codificata dal gene hopH
, è stata inizialmente identificata come una proteina di superficie che ha promosso iL-8 in modo T4SS indipendente [35]. OIPA espressione di H. pylori
ha dimostrato di essere significativamente associato con la presenza di ulcere duodenali e cancro gastrico, alta H. pylori
densità, e grave infiltrazione dei neutrofili [36]. Studi successivi identificato che hopH
ko ceppi mutanti aderito significativamente meno di linee di cellule di cancro gastrico, AGS e Kato-III, rispetto ai ceppi wild-type, e complementazione del hopH
gene ripristinato le proprietà di aderenza del hopH
mutante [37]. La presenza di OIPA
ha anche dimostrato di migliorare nettamente la produzione di IL-8 in vitro
ma solo in presenza del cag
PAI [32]. Ulteriori approfondimenti provenienti da studi di infezione fino a 52 settimane in Mongolia sistema modello gerbillo. Tutti i gerbilli infettati sviluppano gastrite; tuttavia, l'infiammazione è stata significativamente attenuato negli animali infettati con il ΔcagA
, ma non il singolo
ΔvacA o ΔoipA
ceppi [38]. Tuttavia, l'inattivazione di OIPA
diminuito localizzazione nucleare di β-catenina, un fattore coinvolto in trascrizionale up-regolazione dei geni implicati nella cancerogenesi, e ha ridotto l'incidenza di cancro nei gerbilli. espressione OIPA è stata rilevata significativamente più frequente tra H. pylori
ceppi isolati da soggetti umani con lesioni cancro gastrico precursori contro le persone con solo gastrite [38]. Il recettore host per OIPA, tuttavia, rimane sconosciuta.
HopZ
Il hopZ
gene codifica per una proteina che è stato mostrato da immunofluorescenza per essere collocata sulla superficie dei batteri. Un ceppo mutante knockout ha ridotto significativamente il legame alla linea cellulare AGS, rispetto al corrispondente ceppo selvatico [39]. La mancanza di produzione di HopZ non ha influenzato la capacità del batterio di colonizzare lo stomaco di cavie [40]. Tuttavia, un ruolo per HopZ nella colonizzazione in vivo
è stato recentemente proposto come la cancellazione di hopZ
ha ridotto la capacità di H. pylori
per sopravvivere in un modello di topo transgenico privo di germi di gastrite cronica atrofica [41 ]. Inoltre, una delle poche differenze identificate in H. pylori
ceppi isolati da volontari infetti, è stato un OFF /ON nella hopZ fase variabile
gene suggerendo una forte vivo
selezione per HopZ durante la colonizzazione [42]. Simile al OIPA, il recettore host per HopZ non è ancora stato identificato e sarà un importante obiettivo impegnativo per la ricerca futura.
Ruolo del cag
PAI in adesione cellulare e la funzione T4SS
Composizione del H. pylori
apparato T4SS
la T4SS nel cag PAI
appartiene ad un grande gruppo di trasportatori transmembrana che sono genealogicamente legato al plasmide sistemi di coniugazione DNA di batteri Gram-negativi e sono stati trovati in molti patogeni e non organismi patogeni [9, 43, 44]. Anche se evolutivo conservati, T4SSs sono funzionalmente eterogeneo rispetto sia alle substrato consegnato (complessi DNA-proteina o proteine) ei destinatari coinvolti. I destinatari possono essere sia i batteri della specie diverse o uguali, o di specie provenienti da altri regni, tra cui piante, funghi e cellule di mammifero. Oltre H. pylori
, T4SSs sono anche stati trovati in Agrobacterium
, Legionella
, Bartonella, Bordetella
e altri agenti patogeni, e tipicamente costituiti da una serie distinta di proteine ​​virB /D. Questi ultimi includono i componenti VirB1-VirB11 e il cosiddetto fattore di accoppiamento, il NTPase VirD4. Il sistema T-DNA agrobacterial è il prototipo di un trasportatore T4SS e le sue proteine ​​virB sono stati classificati in tre gruppi: (i) il putativi di base o del canale subunità (VirB6-10), (ii) le componenti energetiche (il NTPases VirB4 e VirB11) e (iii) le proteine ​​pilus-associata (VirB2, e possibilmente VirB3 e VirB5). VirB1 è un progetto transglycosylase per lisi limitata dello strato murein sul luogo di montaggio T4SS nella membrana [45, 46]. In caso di H. pylori
T4SS, tutti ortologhi dei 11 proteine ​​virB e VirD4 così come alcuni fattori accessori sono stati identificati per essere codificata dal cag
PAI [10, 47, 48]. Mutagenesi del tutto cag individuale
geni PAI rivelato almeno 14 essenziale e due componenti accessori mentre altri geni non sono richiesti per iniettare CagA [9, 49, 50]. La funzione di molti fattori T4SS accessori non è ancora chiaro, tuttavia, il ruolo di CagF e CAGD stato recentemente chiarito. CAGD sembra servire come potenziale componente multifunzionale del T4SS che possono essere coinvolte nella iniezione CagA alla membrana interna e può localizzare fuori dei batteri per promuovere altre risposte in cellule ospiti [51]. Inoltre, CagF è una proteina chaperone-like CagA che lega vicino alla secrezione motivo carbossi-terminale della proteina effettore, che è importante per la sua traslocazione dal T4SS [52, 53]. Ulteriori studi che utilizzano la tecnologia di lievito doppio ibrido, il frazionamento e immunoprecipitazione approcci identificati interazioni selettive di numerose cag
proteine ​​PAI, che potrebbero avere un ruolo importante nelle prime fasi di montaggio T4SS [50, 54].
Cristallo struttura del T4SS complesso core e diversi cag
proteine ​​PAI
Un importante contributo alla nostra attuale conoscenza nanomachineries T4SS nei batteri è venuto da risoluzione di strutture cristalline della T4SS-core da plasmide pKM101 [45, 55]. Tre proteine ​​(VirB7, VirB9 e VirB10) assemblano in una struttura megadalton ~ 1 che attraversa le membrane interna ed esterna. Questa struttura di nucleo consiste di 14 copie di ciascuna delle proteine ​​e forma due strati, inserendo nella membrana interna ed esterna, rispettivamente [45]. La struttura cristallina di un ~ 0,6 megadalton complesso membrana esterna contenente l'intero strato O è stato risolto alla risoluzione più elevata [55]. Il confronto delle strutture punta a cambiamenti conformazionali che regolano l'apertura del canale T4SS e chiusura, che potrebbero essere coinvolte nel trasporto di molecole effettrici [45, 55]. Oltre a questi importanti risultati, sono state riportate le strutture cristalline di quattro singoli strutturale cag PAI
proteine. La struttura di VirB11 rivelato un anello esamerica complessato con il HP1451 proteina regolatrice, che funziona come un fattore di gating nella membrana interna, proposto per scorrere conformazioni chiusa e aperta come innescato da ATP-binding e ATP-idrolisi rispettivamente [56-58 ]. Le strutture cristalline dei GAC, una proteina 23-kDa codificati da un cag ben conservato
gene PAI la cui funzione esatta resta inafferrabile, e CagZ, una proteina 23-kDa coinvolti nella traslocazione di CagA, sono anche stato risolto [59 , 60]. Inoltre, la caratterizzazione strutturale di CAGD indicato che esiste come dimero covalente in cui ogni monomero piega come un singolo dominio che si compone di tre alfa-eliche e cinque beta-filoni [51]. Inoltre, la struttura di CAGL è stato modellato sulla base della struttura cristallina disponibile da TraC di pKM101, un'altra VirB5 ortologo [47]. CAGL sembra formare una struttura a tre fascio α-elica con un dominio esposta, che è in accordo con il pubblicata dicroismo circolare (CD) spettro rivelato ~ 65% sequenze elicoidale [61].
Infine, il cristallo 2,2 Å struttura di una parte carbossi-terminale della CagA in complesso con uno dei suoi bersagli cellulari, la chinasi Par1b /MARK2 umana, è stato recentemente risolto [62]. Il peptide CagA interagito con il chinasi come una bobina estesa. Il visibile 14-amino acido sequenza peptidica attraversato il motivo "FPLKRHDKVDDLSK", una sequenza che si verifica due volte nel costrutto CagA cristallizzato. Questo peptide CagA è stato chiamato MKI (per MARK2 inibitore della chinasi) in analogia a PKI, un inibitore peptide ben descritto di proteina chinasi A. È interessante notare che il modo in cui la sequenza di MKI CagA lega nella fessura substrato vincolante del Par1b /MARK2 ricorda il modo in cui PKI si lega ed inibisce PKA. Nel loro insieme, la prima sottostruttura CagA rivelato che imita substrati chinasi cellula ospite, con un breve peptide MKI da allegare al substrato sito di legame di Par1b /MARK2 [62]. Tuttavia, iniettato CagA interagisce anche con molte altre proteine ​​della cellula ospite, coinvolti in molteplici cascate di segnalazione (Figura 1A), che sono discussi altrove [7, 8].
Struttura dell'apparato T4SS in diretta H. pylori

Electron microcopy di infettare H. pylori
ha dimostrato che l'assemblaggio del T4SS è indotta dopo il contatto cellula ospite e rappresenta una struttura aghiformi che si estende dalla membrana esterna dei batteri, chiamato anche T4SS-pili [61, 63, 64 ]. Questi Pili sono proposte consistere di CagC, che è stato identificato come il principale ortologo VirB2 pilin subunità [65], tuttavia, l'etichettatura diretta del pili con anticorpi α-VirB2 non era ancora dimostrata. Gli studi che utilizzano anticorpi-etichettatura con immunogold hanno dimostrato che le sporgenze batteriche sono decorate da VirB10 (cagy) [64] e VirB5 (CAGL) [61]. proteine ​​cagy sono circa 250 kDa in termini di dimensioni e possono differire enormemente in termini di dimensioni tra i ceppi e le variazioni di dimensioni durante la colonizzazione di un determinato host. In-frame delezioni o duplicazioni riarrangiamenti in VirB10 possono portare a ridotta ospite riconoscimento anticorpo che può consentire l'evasione immunitario [66]. La base T4SS-ago può essere colorato con anticorpi contro VirB7 (CagT) e proteine ​​VirB9 (CagW) [63, 64]. Inoltre, immunogold macchia indicato la presenza di CagA sulla punta delle appendici, fornendo la prima prova diretta che CagA può essere effettivamente erogato attraverso il pilus, un'osservazione non ancora pubblicata per i substrati T4SS in altri batteri [61]. Tuttavia, il trasporto di CagA attraverso il T4SS si propone di verificare da un meccanismo di energia-dipendente stimolata dall'azione concertata di NTPases VirB4, VirB11 e VirD4 [46, 56, 67].
Ci sono due modelli di montaggio T4SS-Pilus proposte per H. pylori
. Come indicato sopra, sono stati identificati tutti ortologhi dei 11 proteine ​​virB e VirD4 da codificare nel cag
PAI, così come alcune proteine ​​accessorie [10], che portano ad un modello T4SS simile a quello del T4SS agrobacterial (Figura 1B, a sinistra). In linea con queste conclusioni, gli studi immunogold etichettatura indicato che le punte del pilus T4SS sono decorate con CAGL /VirB5 [61], che ha esibito una simile distribuzione di ortologhi VirB5 sul pilus T4SS in Agrobacterium
[68]. In un secondo modello (Figura 1B, destra), è stato proposto che le appendici a H. pylori
sono coperti localmente o completamente cagy [64] e la T4SS include tutti i componenti, ad eccezione virB VirB5 [50]. Sorprendentemente, cagy è una grande proteina contenente due segmenti transmembrana con la regione medio (chiamato anche il dominio di ripetizione) esposto al lato extracellulare come una struttura tornante simile [64]. Come descritto in precedenza, VirB10 forma il nucleo interno in un modello comune T4SS [45, 55], ma H. ​​pylori
cagy /VirB10 si differenzia nettamente dai loro omologhi negli altri T4SSs [69]. Così, sono necessari per indagare ulteriori studi se il pilus T4SS in H. pylori
è più simile a quella Agrobacterium
(principalmente composta da VirB2 e VirB5 subunità) o se è fatta-up di cagy come importante pilus proteine, o se si tratta di una combinazione di entrambi (Figura 1B).
la funzione del T4SS dipende dal sistema cellulare utilizzato
Sebbene H. pylori
è un patogeno specifico stomaco nell'uomo, studi infezione in vitro hanno dimostrato che
CagA può essere iniettato in molti tipi di cellule differenti. Una sintesi di tipi di cellule umane con sensibilità riportata per l'assorbimento di T4SS-consegnato CagA in vitro
è riportato nella tabella 2. Il criterio principale per la traslocazione di successo in una determinata linea cellulare è che CagA subisce fosforilazione della tirosina (CagA PY) da chinasi di accoglienza della famiglia Src e Abl [70-73], che è comunemente monitorato in lisati cellulari o immunoprecipiates (IP) utilizzando anticorpi specifici fosfotirosina monoclonali (Tabella 2). È interessante notare che diversi studi hanno notato differenze significative specifiche per tipo di cellula in CagA livelli PY durante infezione di linee cellulari umane. Inoltre, iniettato CagA PY è stato segnalato per alcuni tipi di cellule provenienti da topi e scimmie (Tabella 3), mentre le altre linee cellulari selezionate da esseri umani, criceto o un cane sembrava essere resistente per il rilevamento di CagA PY (Tabella 4 ). Come controlli, in vitro
esperimenti di fosforilazione di CagA con vari lisati cellulari hanno indicato che le chinasi sono CagA attivi e fortemente fosforilata [74]. Così, la variazione CagA livelli PY durante l'infezione evidentemente il risultato di diversi livelli di CagA traslocazione [74, 75]. Ci sono diversi scenari che possono spiegare la specificità cellula ospite osservata. Una spiegazione potenziale è che i fattori specifici della cellula ospite potrebbe essere richiesto di attivare il T4SS. Questa attivazione potrebbe operare a livello di espressione della proteina. Per esempio, questo è il caso per l'apparato di secrezione di tipo III-in Yersinia
specie [76]. Tuttavia, CagA è una delle proteine ​​più abbondanti proteoma di H. pylori
anche in assenza di contatto cellula ospite [77] indica che il processo di traslocazione è repressa, piuttosto che un effetto espressione CagA. Infatti, nonostante la sua abbondante presenza, CagA non viene secreta nel surnatante [78]. Si tratta di una strategia intelligente per il risparmio di risorse che ricorda di Shigella
specie, in cui le proteine ​​effettrici sono memorizzati nel citoplasma batterico prima di contattare le cellule ospiti. In quest'ultimo caso, traslocazione è innescato da una varietà di fattori, come le proteine ​​della matrice extracellulare, sali biliari o rosso Congo [79]. E 'stato quindi proposto che il H. pylori
T4SS potrebbe essere simile attivata da fattori specifici esposti sulla superficie delle cellule bersaglio specifici [61] .table 2 fosforilazione /iniezione di CagA in linesa cellula umana
Segnalato linea cellulare
origine
H.

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