Moleculaire mechanismen van de maag epitheelcellen adhesie en injectie van CagA door Helicobacter pylori

moleculaire mechanismen van de maag epitheelcellen adhesie en injectie van CagA door Helicobacter pylori
De abstracte Helicobacter pylori
is een zeer succesvol pathogeen uniek aangepast mens koloniseren. Gastric infecties met deze bacterie kan pathologie, variërend van chronische gastritis en maagzweren aan maagkanker veroorzaken. Meer virulente H. pylori
isolaten haven tal van bekende adhesinen (BabA /B, Saba, ALPA /B, OIPA en HopZ) en de CAG
(-cytotoxine geassocieerde genen) pathogeniteit eiland dat codeert voor een type IV secretie systeem (T4SS). De adhesinen vaststellen bacteriële nauw contact met menselijke doelcellen en de T4SS vertegenwoordigt een naaldachtige pilus inrichting voor de afgifte van effector eiwitten in gastheercellen doelcellen zoals CagA. BabA en SabA binden aan bloedgroep antigeen en gesialyleerde eiwitten respectievelijk, en een reeks T4SS componenten waaronder Cagi, CAGL, CagY en CagA is aangetoond dat de integrine β 1 receptor gevolgd door injectie van CagA in het gastheercelmembraan targeten . De interactie van CagA met membraan verankerd fosfatidylserine kan ook een rol bij het verlenen proces. Hoewel aanzienlijke vooruitgang is geboekt in onze huidige kennis van veel van de bovengenoemde factoren, de gastheercel receptoren voor OIPA, HopZ en ALPA /B tijdens infectie zijn nog onbekend. Hier bespreken we de recente vooruitgang in het karakteriseren van de interacties tussen de verschillende adhesinen en structurele T4SS eiwitten met gastheercel factoren. De bijdrage van deze interacties aan H. pylori
kolonisatie en pathogenese wordt besproken.
Sleutelwoorden
Helicobacter pylori
therapietrouw Adhesin integrine receptor type signalering IV secretie Introductie
H. pylori
koloniseert de maag van ongeveer de helft van de menselijke wereldbevolking, die wordt geassocieerd met chronische, vaak asymptomatisch gastritis bij alle geïnfecteerde individuen. Afhankelijk van verschillende criteria, kan ernstiger maagaandoeningen zoals maagzweren bij maximaal 10-15% van geïnfecteerde personen [1-3]. H. pylori
infecties worden gewoonlijk gediagnosticeerd met een sterke ontstekingsreactie, maar de bacteriën geëvolueerd talrijke mechanismen gedurende evolutie herkenning en klaring vermijden door de afweer machines, en indien niet behandeld met antibiotica, kunnen ze blijven levenslang. H. pylori geïnduceerde gastritis
de sterkste enkelvoud risicofactor voor het ontwikkelen van kanker van de maag; Slechts een klein deel van geïnfecteerde individuen ontwikkelen maligniteiten zoals mucosa-geassocieerde lymfeweefsel (MALT) lymfomen en zelfs maagdarmkanker [1-3]. Adenocarcinoom van de maag vormt de tweede belangrijke oorzaak van kanker-geassocieerde overlijden wereldwijd, en ongeveer 700.000 mensen sterven aan deze maligniteit per jaar [3]. Het klinische verloop van infectie met H. pylori
is afhankelijk van een zeer complexe scenario van gastheer-pathogeen overspraak. Progressie van de ziekte wordt bepaald door verschillende factoren, waaronder de genetische aanleg van de gastheer, de bacteriële genotype en omgevingsparameters [1-3]. De cellulaire en moleculaire mechanismen ontwikkeld door H. pylori
te ondermijnen afweer strategieën zijn onder intense onderzoek over de hele wereld geweest.
Clinical H. pylori
stammen zijn zeer divers, zowel in hun genetische informatie en het potentieel om pathogeniteit induceren. Talloze bacteriële factoren gerapporteerd aan de pathogenese van H. pylori infecties
beïnvloeden. Er zijn twee klassieke virulentie determinanten van H. pylori
, de CagA eiwit gecodeerd door het cytotoxine-geassocieerde genen pathogeniteit eiland (CAG
PAI) en de vacuolating cytotoxine (VacA) uitgedrukt. Uitgescheiden VacA kan verschillende reacties, waaronder de vorming van poriën in de gastheercel membraan, modificatie van endo-lysosomale mensenhandel, cellulaire vacuolatie, immuun remming cel en apoptose teweegbrengen. activiteiten VacA worden gemarkeerd in verschillende overzichtsartikelen [1-4] en zal hier niet besproken. In het midden van de jaren negentig, de CAG
PAI geheel werd de sequentie uit verschillende H. pylori
stammen en vond een 40-kb DNA-insertie-element in het chromosoom, die wordt geflankeerd door 31 bp directe herhalingen en uitvoeren up vertegenwoordigen 32 genen [5, 6]. Grote wetenschappelijke belangstelling concentreert zich op de CagA eiwit dat aanwezig is in meer virulente isolaten is, maar is meestal afwezig in minder virulente H. pylori
stammen. Aldus CagA dient als merker voor virulentie CAG
PAI [7, 8]. Het werk in de afgelopen tien jaar heeft aangetoond dat de CAG
PAI codeert voor type IV secretie systeem (T4SS), die CagA injecteert in doel-cellen, waar het interfereert met meerdere host cell signaling cascades [9, 10]. Andere welomschreven-pathogeniteit geassocieerde mechanismen omvatten flagella aangedreven bacteriële motiliteit, urease bemiddelde neutralisatie van pH, HtrA-gemedieerde klieving van E-cadherine, modificatie van gastheercel cholesterol, afstoten van buitenmembraan vesicles en peptidoglycan-afhankelijke immuunresponsen [ ,,,0],1-3, 11-13]. Bovendien, H. pylori
heeft verschillende klassieke oppervlakte-adhesinen toelaat strakke hechting van de bacteriën maagepitheelcellen. Hier bespreken we de verschillende moleculaire hechting strategieën van H. pylori
de maag epitheliale doelwit cellen die bacteriële binding te vergemakkelijken. We bespreken ook de structuur en functie van de T4SS en hoe het maakt contact met menselijke oppervlaktefactoren de CagA effectoreiwit injecteren.
Rol van de klassieke H. pylori
adhesinen
intensief onderzoek afgelopen jaren heeft aangetoond dat H. pylori
codeert voor een brede reeks van verschillende adhesie factoren, waarvan sommige de desbetreffende gastheercel receptor (s) zijn geïdentificeerd (tabel 1). De H. pylori
genomen uit verschillende stammen bevatten meer dan 30 genen die buitenste membraaneiwitten (OMP's) die zijn verdeeld Hop (Helicobacter
buitenmembraan porines) en Hor (hop-gerelateerde) subgroepen coderen. The Hop familie van eiwitten bevat een aantal goed beschreven adhesinen van H. pylori
zoals baba, Saba ALPA /B, HopZ en OIPA. Echter, onder de klinische stammen van H. pylori
aanzienlijke verschillen in de expressie van OMP bestaat. Men denkt dat een selectiedruk op bacteriële hechting kan verschillen zowel tussen en binnen geïnfecteerden tijd weerspiegelen. Het is aangetoond dat sommige van de klassieke adhesiemoleculen hieronder beschreven handeling in samenhang met factoren uit de cag
PAI Teneinde verschillende gastheercel processen highjack inclusief een veranderde transcriptie, herschikkingen van het cytoskelet, opening van cel-cel contacten, onset van ontsteking en anderen zoals samengevat in een vereenvoudigd model (figuur 1A) .table 1 Kenmerken van CAG
PAI-onafhankelijk en CAG
PAI-afhankelijke gastheercel hechting factorsa
Bacterial factor
Meldde gastheer receptor
Cell systemen die worden gebruikt
H. pylori
gebruikte stammen
Toegepaste methoden
Referenties
BabA
gefucosyleerde bloedgroep antigenen Leb en H1
menselijke maag weefselcoupes
P466 , CCUG17875, A5, M019, 26695
RIA, Receptor verplaatsing asssay, Scatchard-analyse,
[14]
Leb, H1, A, ALeb en bleb -
P466, CCUG17875, J99
Overlay binding studies met radioactief gemerkt glycoconjugaten
[15]
Babb
Unknown
- - Frankrijk - -
SabA
gesialyleerde dimeer Lewis x, sialyl Lea antigen
de mens en de aap maag weefselcoupes
CCUG17875, J99, 26695, SM165, WU12
RIA en Scatchard-analyse
[26]
Laminin
- J99
Glycoconjugate scala binding studies
[30]
OIPA
Unknown
AGS, KATO-III
B128, G27
bacteriële hechting assays
[37]
ALPA /B
Laminin
- 26.695, SS1
Flowcytometrie, Biacore binding studies, oppervlakte hechting assay
[33]
HopZ
Unknown
AGS
ATCC43504, 342, 326/01
AGS celadhesie assays
[39]
CagA
β1 integrine
GE11 vs. GE11β1
P12
Y2H, PD met magnetische kralen, FACS, Biacore binding studies
[82]
Phosphatidylserine
AGS
NCTC11637
binding studies, CF, AB blokkeren, IF
[83]
Cagi
β1 integrine
-
- Y2H, PD met magnetische kralen, FACS
[82]
CAGL
β1 integrine
AGS, GD25 vs. GD25β1, HeLa, muis fibroblasten
P1, P12
Biacore binding studies, Peptide competitie, celadhesie assays, AB blokkeren, CF
[61, 81]
CagY
β1 integrine
GE11 vs. GE11β1
P12
Y2H, PD met magnetische kralen, FACS
[82]
Afkortingen: AB (antilichaam); CF (cellulaire fractionering); FACS (fluorescentie-geactiveerde celsortering); IF (co-lokalisatie van immunofluorescentie); PD (pull-down experimenten); RIA (radioimmuno assay); Y2H (gist twee hybride-scherm).
Figuur 1 H. pylori interacties met epitheelcellen aandacht voor de rol van adhesinen en het type-IV secretie systeem (T4SS) gecodeerd door cag PAI. (A) (1) H. pylori
adhesinen bemiddelen apicale binding aan bekende en onbekende receptoren op de maag epitheel en waarschijnlijk ook direct signaaltransductie zoals aangegeven. (2) opregulatie van transcriptiefactoren, zoals NF-KB leidt tot de productie van pro-inflammatoire cytokines en chemokines. (3) afscheiding van mediatoren op basolaterale oppervlak trekt immuuncellen naar de plaats van infectie. (4) Bij gastheercel contact, H. pylori
assembleert T4SS pili aan hun oppervlak waardoor de levering van moleculen, CagA en peptidoglycaan uit bacteriële cytoplasma in gastheercellen. cag
PAI eiwitten (CagA, Cagi, CAGL en CagY) interactie met integrine-receptoren. Interacties met fosfatidylserine (PS) en cholesterol in rafts zijn ook betrokken bij T4SS processen. T4SS CagA en zijn betrokken bij vele cellulaire effecten zoals verstoring van cel-cel contacten (5), herschikkingen van het cytoskelet (6) en nucleaire signalisatie (7). (B) Twee modellen voor de geassembleerde T4SS machines H. pylori
worden voorgesteld. Model-1 neemt VirB1-11 eiwitten, de koppelfactor VirD4 en bijkomende factoren zoals CagF (voorgestelde chaperon van CagA) monteren op een soortgelijke wijze als die voorgesteld A. tumefaciens
T4SS [10]. Model-2 gaat ervan uit dat de T4SS vereist dezelfde VirB /D-eiwitten als model-1 met twee grote verschillen. De T4SS pilus oppervlak is bedekt met CagY (VirB10) moleculen en VirB5 uitgesloten [50]. H. pylori
VirB10 is een groot eiwit (~ 250 kDa) met twee transmembraandomeinen een hairpin-lus te vormen in de pilus zoals weergegeven [64]. Immunogoud labeling van het lusgebied in CagY aangegeven dat dit wordt blootgesteld aan de extracellulaire ruimte en wordt getransporteerd naar de pilus oppervlak door een onbekend mechanisme [64]. Afkortingen: AJ (adherens kruising); HtrA (Hoge temperatuur eis A protease); Leb (Lewis B antigenen); MO (macrofaag); NTP (nucleotide trifosfaat); NDP (nucleotide difosfaat); P (fosfaatgroep); SDL (sialyl-Lewis-dimeer × glycosfingolipide); TJ (tight junction).
BabA
De OMP lid BabA was de eerste H. pylori
adhesine ontdekt. BabA medieert de binding van de bacteriën aan Lewis B antigenen, Leb [14] en verwante terminale fucose residuen die op bloedgroep O (H antigenen), antigenen A en B [15] die zijn uitgedrukt op maagslijmvlies. Meerdere chromosomale loci en allelen BabA zijn gerapporteerd en Leb bindingsactiviteit werd aangetoond worden vergemakkelijkt door de BabA2 allel [14]. Recentere het aanbeveling om BabA1 allelen komen slechts zeer zelden en zijn moeilijk te detecteren [16] Aanzienlijke aminozuur polymorfismen bestaan ​​tussen BabA eiwitten van verschillende stammen [17] tot expressie. Diversiteit wordt ook met betrekking tot de binding van stammen Leb en BabA expressie en bindingsaffiniteit voor A, B en O antigenen correleert met bloedgroep antigeen expressie van de gastheer [15, 18]. Een nauw verwant gen babb
, codeert voor een translatieproduct die aanzienlijke N- en C-eindstandige gelijkenis met Baba. BabA Kopen en babb Wat zijn vrijwel identiek in hun 5 'en 3' gebieden maar er sequentiedivergentie in hun middengebied [19] aangeeft dat de centrale variabele gebieden waarschijnlijk coderen voor unieke functies. Veel Leb vrijblijvende stammen uiten stille Baba
gensequenties die kan worden geactiveerd door recombinatie in de Babb
locus vormen chimere Babb /A
genen [20]. BabA expressie in vivo
lijkt echter zeer dynamisch te zijn. Experimentele infectie van Rhesus makaken, muizen en gerbils resulteerde in verlies van BabA meningsuiting en Leb binding [21, 22]. Na infectie stammen afkomstig gerbils bevatte BabA2 eiwit dat is gemodificeerd door zes aminozuren van de virusstam die bij inoculatie. Complementatie experimenten bevestigden deze zes aminozuurresiduen essentieel voor binding aan gefucosyleerd bloedgroepantigenen [22]. In een recente studie, experimentele infectie van Mongoolse gerbils resulteerde in volledige afwezigheid van expressie van BabA op zes maanden na infectie. Verlies Baba expressie was toe te schrijven aan veranderingen binnen de Baba
gen dat resulteerde in een afgeknotte BabA vertaling product [23] nucleotide. BabA-gemedieerde hechting van H. pylori aan
Leb op het oppervlak van epitheelcellen is aangetoond in vitro
behulp Leb getransfecteerde MDCK cellen en in vivo
, middels infectie van Mongoolse gerbils, te vergroten cag
PAI-afhankelijke H. pylori
pathogeniteit door het activeren van de productie van pro-inflammatoire cytokines en voorstadium factoren [24] (figuur 1A). Dus de expressie van het adhesine BabA schijnt nauw verbonden met het ontstaan ​​van T4SS gerelateerde gastheer cel responsen in vivo
. De aanwezigheid van Baba
wordt geassocieerd met cagA Kopen en Vaca
s1 allelen, en stammen die alle drie van deze genen bezitten maken het hoogste risico op maagkanker ontwikkeling [25].
SabA
expressie van sialyl-dimeer-Lewis × glycosfingolipiden opgereguleerd na infectie met H. pylori Kopen en ontsteking. Dit molecuul fungeert ook als een receptor voor de pathogeen en de binding wordt gemedieerd door de bacteriële OMP lid, SabA [26]. Geen binding aan gangliosiden werd verkregen met een SabA-negatieve mutant stam met een dunnelaagchromatografie overlay assay [27]. Infectie van de maag epitheliale kanker cellijn MKN45 met H. pylori
opgereguleerd expressie van het gen dat codeert β3 GlcNAc T5, een GIcNAc transferase essentieel voor de biosynthese van Lewis antigenen. Overexpressie van dit gen in zowel de MKN45 en AGS adenocarcinoom cellijnen tot expressie van de ligand SabA, sialyl Lex, wat suggereert dat H. pylori
kan Expressie [28] moduleren. SabA is geïdentificeerd als een hemagglutinine dat bindt aan gesialyleerde structuren die op het oppervlak van rode bloedcellen en er is een goede correlatie tussen spanningen tussen siaalzuur afhankelijke haemagglutinatie en sialyl Lex binding [29]. Zoals waarnemingen BabA, een hoog polymorfisme werd bij sialyl bindingseigenschappen tussen klinische H. pylori
isolaten, hetgeen suggereert dat SabA aanpast aan zijn gastheer, afhankelijk van de mucosale sialyleringspatroon van de besmette persoon [29]. SabA is ook aangetoond dat binding van H. pylori
te bemiddelen om gesialyleerd resten op de extracellulaire matrix eiwit laminin [30].
Alpa /B
twee sterk homologe genen genoemd ALPA Kopen en Alpb
werden gekarakteriseerd en aangetoond coderen voor integrale OMP's. Adhesie experimenten aangegeven dat zij ook betrokken zijn bij de hechting van H. pylori
voor de menselijke maag weefsel biopsies [31]. OMP profielen van 200 stammen uit Duitsland blijkt dat vrijwel alle klinische isolaten geproduceerde ALPA en Alpb eiwitten in tegenstelling tot veel andere OMP's die zijn geproduceerd met zeer variabele prijzen [32]. Onlangs zowel ALPA en Alpb eiwitten is aangetoond dat bindt aan laminine muis in vitro Kopen en plasmide-gedragen alpa
verleende laminine-bindend vermogen om E. coli
[33]. Geen enkele andere bindende partners of receptoren voor ALPA en Alpb zijn nog niet geïdentificeerd. De ALPA /B l
ocus is ook aangetoond beïnvloeden gastheercel signalering en cytokineproductie na infectie. Schrapping van ALPA /B
genen verlaagde IL-8-inductie tijdens infectie met Oost-Aziatische, maar niet met de westerse H. pylori
stammen [34]. De ALPA /B
mutanten slecht gekoloniseerd de magen van C57BL /6 muizen en werden geassocieerd met lagere niveaus van geïnduceerde mucosale KC (de naam muizen voor humaan IL-8) en IL-6 [34]. In tegenstelling tot deze resultaten, in een andere recente studie ALPA Kopen en Alpb
gen mutanten van H. pylori
SS1 veroorzaakt meer ernstige ontsteking dan de ouderlijke stam in geïnfecteerde gerbils [33].
OIPA
OIPA (buitenste inflammatoir proteïne a), gecodeerd door het hopH
gen, werd aanvankelijk geïdentificeerd als een oppervlakte-eiwit dat IL-8 productie in een T4SS-onafhankelijke manier [35] gestimuleerd. OIPA expressie door H. pylori
bleek significant geassocieerd met de aanwezigheid van darmzweren en maagkanker, hoge H. pylori
dichtheid en ernstige infiltratie van neutrofielen [36]. Latere studies geïdentificeerd die hopH
knockout mutante stammen gehandeld aanzienlijk minder aan maagkanker cellijnen, AGS en Kato-III, dan wild-type stammen, en aanvulling van de hopH
gen herstelde de hechting eigenschappen van de hopH
mutant [37]. De aanwezigheid van OIPA
is ook aangetoond dat ontegenzeglijk productie van IL-8 in vitro
maar alleen in aanwezigheid van de cag
PAI [32]. Verdere inzichten kwam uit infectie studies gedurende maximaal 52 weken in de Mongoolse gerbil modelsysteem. Alle besmette gerbils ontwikkeld gastritis; echter, ontsteking werd aanzienlijk verzwakt bij dieren die besmet zijn met de ΔcagA
, maar niet de enige ΔvacA golfreizen of ΔoipA
stammen [38]. Echter, inactivering van OIPA
verminderde nucleaire lokalisatie van β-catenine, een factor betrokken bij transcriptionele up-regulatie van genen betrokken bij carcinogenese en de incidentie van kanker bij de woestijnratten. OIPA expressie was significant gedetecteerd vaker voor bij H. pylori
stammen geïsoleerd uit menselijke patiënten met maagkanker precursor laesies versus mensen met gastritis alleen [38]. De gastheer receptor voor OIPA blijft echter onbekend.
HopZ
hopZ
gen codeert voor een eiwit dat is aangetoond door immunofluorescentie worden op het oppervlak van de bacteriën. Een knockout mutante stam vertoonden significant verminderde binding aan de AGS cellijn in vergelijking met de overeenkomstige wildtype [39]. Niet wordt geproduceerd HopZ had geen invloed op het vermogen van de bacterie om de magen van cavia's [40] koloniseren. Echter, een rol voor HopZ in kolonisatie in vivo
is onlangs voorgesteld als schrapping van hopZ
verminderde het vermogen van H. pylori
te overleven in een kiemvrij transgeen muismodel van chronische atrofische gastritis [41 ]. Bovendien, een van de weinige verschillen die in H. pylori
stammen geïsoleerd uit geïnfecteerde vrijwilligers, was een OFF /ON-schakelaar in de fase-variabele hopZ
gen suggereert sterk in vivo
selectie voor HopZ tijdens de kolonisatie [42]. Net als bij OIPA, de gastheer receptor voor HopZ is nog niet geïdentificeerd en zal een belangrijke uitdagende doelstelling voor toekomstig onderzoek.
Rol van de CAG
PAI in cel adhesie en T4SS functie
Samenstelling van de H. pylori
T4SS apparaat Ondernemingen de T4SS in de CAG
PAI behoort tot een grote groep van transmembraan transporters die ancestrally gerelateerd zijn aan DNA vervoeging systemen van Gram-negatieve bacteriën plasmide en zijn gevonden in vele pathogene en niet- pathogene organismen [9, 43, 44]. Hoewel evolutionair geconserveerde, T4SSs functioneel heterogeen met betrekking tot zowel de geleverde substraat (DNA-eiwitcomplexen of eiwitten) en de betrokken ontvangers. Ontvangers kunnen ofwel bacteriën van verschillende of dezelfde soort of species van andere rijken met inbegrip van planten, schimmels en zoogdiercellen. Naast H. pylori Heb je al T4SSs ook aangetroffen in Agrobacterium
, Legionella
, Bartonella, Bordetella
en andere pathogenen, en typisch bestaan ​​uit een afzonderlijke reeks van VirB /D-eiwitten. Hiertoe behoren de VirB1-VirB11 componenten en de zogenaamde koppelfactor, de NTPase VirD4. De Agrobacterial T-DNA systeem is het prototype van een T4SS transporter en VirB eiwitten zijn geclassificeerd in drie groepen: (i) de vermoedelijke kern of subeenheden (VirB6-10), (ii) de energetische componenten (de NTPases VirB4 en VirB11) en (iii) de pilus-geassocieerde eiwitten (VirB2 en eventueel VirB3 en VirB5). VirB1 is voorgesteld transglycosylase beperkte lysis van de laag op het mureïne T4SS assemblageplaats in het membraan [45, 46]. Bij de H. pylori
T4SS, alle orthologen van de eiwitten en 11 VirB VirD4 evenals enkele accessoire factoren geïdentificeerd die gecodeerd door PAI cag
[10, 47, 48]. Mutagenese van alle individuele cag
PAI genen onthulde tenminste 14 essentiële en twee aanvullende componenten terwijl andere genen zijn niet vereist voor het injecteren CagA [9, 49, 50]. De functie van vele accessoire T4SS factoren is nog niet duidelijk, echter, werd de rol van CagF en CAGD onlangs opgehelderd. CAGD lijkt te dienen als potentiële multifunctioneel onderdeel van de T4SS dat betrokken kan zijn bij CagA injectie op de binnenmembraan en kunnen lokaliseren buiten de bacteriën andere responsen in gastheercellen [51] bevorderen. Daarnaast CagF een chaperone-achtige eiwit CagA die dicht bij de carboxy-eindstandige motief secretie van het effector proteïne, wat belangrijk is voor de translocatie van de T4SS [52, 53] bindt. Verdere studies met gist-twee-hybridetechniek, fractionering en immunoprecipitatie benaderingen geïdentificeerd selectieve interacties van vele cag
PAI eiwitten die waarschijnlijk zijn een belangrijke rol spelen in de vroege T4SS montagestappen [50, 54].
Kristalstructuur van het T4SS kern complex en een aantal CAG
PAI eiwitten
Een belangrijke bijdrage aan onze huidige kennis over T4SS nanomachineries in bacteriën kwam uit de resolutie van kristalstructuren van de T4SS-kern uit plasmide pKM101 [45, 55]. Drie eiwitten (VirB7, VirB9 en VirB10) assembleren tot een ~ 1 megadalton structuur overspant de binnenste en buitenste membranen. Deze kernstructuur bestaat uit 14 kopieën van elk van de eiwitten en vormt twee lagen, het inbrengen in de binnenste en buitenste membraan respectievelijk [45]. De kristalstructuur van een ~ 0,6 megadalton buitenmembraan complex dat de gehele O laag werd opgelost hogere resolutie [55]. Vergelijking van de structuur wijst op conformationele veranderingen reguleren T4SS kanaalopening en sluiten, die betrokken kunnen zijn bij het transport van effectormoleculen [45, 55]. Naast deze belangrijke bevindingen zijn de kristalstructuren van vier afzonderlijke structurele cag
PAI eiwitten gerapporteerd. De structuur van VirB11 onthulde een hexamere ring gecomplexeerd met het regulerende eiwit HP1451, die functioneert als een gating factor in het binnenste membraan, fietsen voorgesteld door de gesloten en open conformaties zoals veroorzaakt door ATP-binding en ATP-hydrolyse, respectievelijk [56-58 ]. De kristalstructuren van KG, een 23 kDa proteïne gecodeerd door een goed geconserveerde cag
PAI gen waarvan de exacte functie ongrijpbaar en CagZ, een 23-kDa eiwit betrokken bij de translocatie van CagA, zijn ook opgelost [59 , 60]. Bovendien is de structurele karakterisatie van CAGD aangegeven dat het bestaat als een covalente dimeer waarin elke monomeer vouwt als een domein dat bestaat uit drie α-helices vijf en β-strengen [51]. Bovendien is de structuur van CAGL gemodelleerd op basis van de kristalstructuur verkrijgbaar van TRAC van pKM101, andere VirB5 ortholoog [47]. CAGL lijkt drie α-helicale bundel structuur met een blootgestelde domein, wat in overeenstemming met de gepubliceerde circulair dichroïsme (CD) spectrum dat ~ 65% helische sequenties onthulde [61] te vormen.
Slotte, de 2,2-Å crystal structuur van een carboxy-terminale deel van CagA in complex met een van de cellulaire doelwitten, de menselijke kinase Par1b /MARK2, is recentelijk opgelost [62]. De CagA peptide interactie met de kinase als een uitgebreide coil. De zichtbare 14-aminozuur peptide sequentie overspannen de "FPLKRHDKVDDLSK" motief een sequentie voorkomt tweemaal de gekristalliseerde CagA construct. Deze CagA peptide werd genoemd MKI (voor MARK2 kinaseremmer) Analoog aan PKI, een goed beschreven peptide remmer van proteïnekinase A. Interessant is dat de wijze waarop de MKI reeks CagA bindt in de substraatbinding cleft van Par1b /MARK2 doet denken aan de wijze waarop PKI bindt aan en remt PKA. Samengevat, de eerste CagA onderbouw gebleken dat het bootst gastheercel kinase substraten, met een korte MKI peptide te hechten aan het substraat bindingsplaats van Par1b /MARK2 [62]. Echter, geïnjecteerd CagA interageert ook met vele andere gastheercel eiwitten die betrokken zijn bij meerdere signalering cascades (figuur 1A), die elders [7, 8].
Structuur van het T4SS apparaat in levende H. pylori
worden besproken
Electron microkopie infecteren H. pylori
heeft aangetoond dat de montage van de T4SS wordt geïnduceerd na gastheercel contact en vertegenwoordigt een naald-achtige structuur die zich uitstrekt van de bacteriële buitenste membraan, ook wel T4SS-pili [61, 63, 64 ]. Deze pili zijn voorgesteld omvatten CagC, die werd geïdentificeerd als de belangrijkste VirB2 piline subeenheid ortholoog [65], maar direct merken van de pili met α-VirB2 antilichamen nog niet aangetoond. Studies met behulp van antilichaam-labeling met immunogoud hebben aangetoond dat de bacteriële uitsteeksels ingericht door VirB10 (CagY) [64] en VirB5 (CAGL) [61]. CagY eiwitten zijn ongeveer 250 kDa in grootte en kan enorm verschillen in grootte tussen de stammen en de veranderingen grootte tijdens de kolonisatie van een bepaalde host. In-frame deleties of duplicaties herschikkingen in VirB10 kan leiden tot een verminderde gastheer antilichaam herkenning die immuun ontduiking [66] kunnen toestaan. De T4SS-naaldbasis kan worden gekleurd met antilichamen tegen VirB7 (CAGT) en VirB9 (CAGW) eiwitten [63, 64]. Bovendien immunogold-kleuring gaf de aanwezigheid van CagA aan het uiteinde van de aanhangsels, die de eerste directe bewijs dat CagA inderdaad kan worden geleverd via de pilus, een waarneming nog niet gerapporteerd T4SS substraten in andere bacteriën [61]. Echter, het transport van CagA door de T4SS wordt voorgesteld te komen door een energie-afhankelijk mechanisme gestimuleerd door de gezamenlijke actie van NTPases VirB4, VirB11 en VirD4 [46, 56, 67].
Er zijn twee T4SS-pilus voorgestelde assemblage modellen voor H. pylori
. Zoals hierboven aangegeven, hebben alle orthologen van de eiwitten en 11 VirB VirD4 geïdentificeerd worden gecodeerd in de cag
PAI en enkele additionele eiwitten [10], wat leidt tot een T4SS model lijkt op dat van de Agrobacterial T4SS (fig 1B, links). In lijn met deze conclusies, immunogold-labeling studies gaven aan dat de uiteinden van de T4SS pilus zijn versierd met CAGL /VirB5 [61], die een soortgelijke verdeling van VirB5 orthologen tentoongesteld op de T4SS pilus in Agrobacterium
[68]. In een tweede model (Figuur 1B, rechts), is voorgesteld dat de aanhangsels in H. pylori
plaatselijk of volledig onder CagY [64] en de T4SS VirB omvat alle componenten, behalve VirB5 [50]. Opmerkelijk CagY is een groot eiwit dat twee transmembraansegmenten het middengebied (ook wel de repeat domein) blootgesteld aan de extracellulaire zijde als een haarspeld-structuur [64]. Zoals hierboven beschreven, vormt VirB10 de binnenkern in een gemeenschappelijk T4SS model [45, 55], maar H. pylori
CagY /VirB10 duidelijk verschilt van dat van de andere T4SSs [69]. Aldus verdere studies nodig om te onderzoeken of de T4SS pilus H. pylori
is vergelijkbaar met die in Agrobacterium
(hoofdzakelijk samengesteld uit VirB2 en VirB5 subeenheden) of wanneer het wordt opgemaakt van CagY als belangrijke pilus eiwit, of als een combinatie van beide (Figuur 1B). Ondernemingen de functie van de T4SS afhankelijk van het gebruikte celsysteem
Hoewel H. pylori
een maag-specifieke pathogeen bij mensen, infectie studies in vitro
gebleken dat CagA worden ingevoerd in vele verschillende celtypen. Een samenvatting van de humane cel gerapporteerde gevoeligheid voor de opname van T4SS geleverde CagA in vitro
wordt getoond in Tabel 2. Het belangrijkste criterium voor een succesvolle translocatie in een bepaalde cellijn die CagA ondergaat tyrosinefosforylering (CagA PY) van gastheer kinasen van de Src familie en Abl [70-73], die gewoonlijk wordt bewaakt cellysaten of immunoprecipiates (IP) middels monoklonale fosfotyrosine-specifieke antilichamen (Tabel 2). Interessant verscheidene studies gewezen belangrijke celtype-specifieke verschillen in CagA PY niveaus tijdens infectie van humane cellijnen. Bovendien geïnjecteerd CagA PY gerapporteerd aan bepaalde weefsels van muizen en apen (Tabel 3), terwijl bepaalde andere cellijnen van mensen, hamster of hond bleek resistent voor detectie van CagA zijn PY (tabel 4 ). Als controles, in vitro fosforylatie
experimenten CagA met verschillende cellysaten aangegeven dat de kinases actief zijn en sterk gefosforyleerde CagA [74]. Dus de variatie in CagA PY niveaus tijdens infectie duidelijk gevolg van verschillende translocatie CagA [74, 75]. Er zijn verschillende scenario's die de waargenomen gastheercel specificiteit kan verklaren. Een mogelijke verklaring is dat specifieke gastheercel factoren moeten maken van de T4SS activeren. Deze modus kan werken op het niveau van eiwitexpressie. Bijvoorbeeld, is dit het geval is voor het type-III secretie apparaat in Yersinia
soorten [76]. Echter, CagA is een van de meest overvloedige eiwitten in het proteoom van H. pylori
ook zonder gastheercel contact [77] aangeeft dat het translocatie proces onderdrukt, in plaats van een CagA expressie effect. Sterker nog, ondanks de overvloedige aanwezigheid CagA wordt niet uitgescheiden in het supernatant [78]. Dit komt neer op een slimme zuinige strategie doet denken aan Shigella
soorten, waar de effector-eiwitten in het bacteriële cytoplasma worden opgeslagen voordat u contact gastheercellen. In het laatste geval wordt translocatie veroorzaakt door een aantal factoren, zoals extracellulaire matrixeiwitten, galzouten of Congo red [79]. Daarom werd voorgesteld dat de H. pylori
T4SS kunnen op dezelfde manier worden geactiveerd door specifieke factoren blootgesteld op het oppervlak van specifieke doelwitcellen [61] .table 2 Gerapporteerde fosforylering /injectie CagA in menselijke cel linesa
Mobiele lijn
Origin
H.

• Een nieuw inzicht van schildwachtklier-concept gebaseerd op 1-3 positieve klieren bij patiënten met pT1-2 maagkanker
• Aanwezigheid en betekenis van Helicobacter spp. in het maagslijmvlies van de Portugese honden