Batteri dirottare processo cellula ospite, creare il proprio approvvigionamento alimentare per diventare infettive

Maggio 18, 2016 Admin Salute 0 3
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I batteri che causano la malattia anaplasmosis zecche negli esseri umani di creare il proprio approvvigionamento alimentare dal dirottamento di un processo in cellule ospiti che normalmente dovrebbero aiutare uccidere gli insetti patogeni, gli scienziati hanno trovato.

Questo batterio, Anaplasma phagocytophilum (Ap), secerne una proteina che può iniziare questo processo. La proteina si lega ad un'altra proteina prodotta dalle cellule bianche del sangue, e che il collegamento crea compartimenti che sifone nutrienti host-cellulari per alimentare i batteri, permettendo la loro crescita all'interno dei globuli bianchi.

La scoperta sfida saggezza convenzionale circa la maggior parte dei batteri, che cercano di evitare questo processo cellulare. Chiamato l'autofagia, il processo permette una cella di digerire le parti di se stesso per la produzione di energia quando si sta vivendo la fame. Ma che funzione digestiva è anche emanato dal sistema immunitario per aiutare a sgombrare il campo da alcuni patogeni intracellulari, compresi quelli che causano la salmonellosi o shigellosi.




Il batterio Ap, tuttavia, lanci e poi manipola il processo di autofagia a proprio vantaggio.

"Questo studio mostra come i batteri sovvertono i processi naturali", ha detto Yasuko Rikihisa, professore di veterinaria bioscienze presso la Ohio State University e autore principale della ricerca. "Si stanno creando il proprio approvvigionamento alimentare attraverso un meccanismo cellulare che fa male altri batteri infettivi. E perché questo processo non provoca l'infiammazione, lo fanno molto lentamente, diventando un insider che alla fine uccide la cellula ospite."

La scoperta potrebbe aiutare a identificare nuovi bersagli per i farmaci per il trattamento di questa infezione, che è una malattia infettiva rara ma emergente che può essere letale per gli anziani e le persone con sistema immunitario compromesso. L'attuale trattamento di prima linea è la doxiciclina antibiotico.

Conosciuto anche come anaplasmosi granulocitica umana, la malattia colpisce più di 1.000 persone ogni anno negli Stati Uniti, contro solo 348 casi segnalati nel 2003, secondo i Centers for Disease Control and Prevention. Viene trasmessa agli esseri umani dalle punture di zecche principalmente dalla zecca nero zampe e il segno di spunta nero zampe occidentale.

Lo studio appare in linea questa settimana nella prima edizione del Proceedings of National Academy of Sciences.

Il batterio secerne sostanze Ap per eseguire un processo simile accoppiamento per infettare le cellule ospiti, in primo luogo la classe dei granulociti di globuli bianchi che combattono agenti patogeni invasori. Laboratorio di Rikihisa precedentemente identificato una proteina chiamata Ats-1 che viene secreta dai batteri Ap durante questo processo.

In questo nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto che una volta all'interno delle cellule ospiti, Ats-1 si lega ad un'altra proteina chiamata Beclin 1, che è parte di un sistema di molecole coinvolte nelle prime fasi del processo di autofagia.

Gli scienziati hanno osservato che quando le due proteine ​​si legano, creano bollicine noti come vescicole. Attraverso una serie di esperimenti, i ricercatori hanno determinato che queste bolle erano in realtà autophagosomes - scomparti simili a bolle che si formano come cella prepara a subire autofagia.

Sono stati in grado di confermare questo l'imaging vescicole per determinare che avevano la doppia membrana caratteristico spia di autofagosomi, e dal test per la presenza di altri composti che fungono da marcatori del avvio del processo di cellule-digestione.

In circostanze normali, autophagosomes contengono i nutrienti che sono destinate ad essere digerito e riciclati per altri usi - ma in questo caso, i batteri prendono tali nutrienti per promuovere la loro crescita.

Tale Ats-1 potrebbe iniziare il processo di propria rappresenta una rara potenza per una singola proteina.

"Crediamo che questo sia il primo proteina batterica che è stato trovato per fare questo", ha detto Rikihisa, anche un investigatore nel centro di Ohio State per biologia microbica Interface e Comprehensive Cancer Center. "Ats-1 avvia una fase iniziale del dell'autofagosoma, poi prende le sostanze nutritive dal corpo principale della cellula ospite e chiude gli strati."

La maggior parte dell'azione di crescita batterica avviene all'interno di un apposito vano che tipicamente non contiene molte sostanze nutrienti. Ma dopo la proteina batterica Ap inizia questo processo di produzione che può autophagosomes racchiudono nutrienti, queste bolle fondono con il vano, creando un flusso costante di cibo al sito di replicazione batterica e la crescita.

I ricercatori hanno dimostrato questo ulteriore imaging delle bolle per determinare che una proteina marker autofagia potrebbe essere trovato sia all'interno che all'esterno dei vani di crescita batterica. Essi hanno inoltre dimostrato che le cellule infette non contengono lisosomi, che sono parti di cellule che svolgono la digestione reale e la degradazione di corpi estranei durante l'autofagia.

Un esperimento in topi con deficit di proteina Beclin 1 ha dimostrato che i livelli di infezione sono molto più bassi se i topi avevano bassi livelli di questa proteina - confermando il suo ruolo nel legame con Ats-1 e la produzione di autofagosomi per promuovere l'infezione. In colture cellulari, i ricercatori hanno anche dimostrato che quando è stato overproduced Ats-1, i batteri sono cresciuti 10 volte più efficace di quanto non fossero in cellule in cui una proteina estranea era overproduced.

Tutta questa attività permette ai batteri di rimangono nascosti dal sistema immunitario causa l'induzione dell'autofagia è considerato un normale funzione cellulare e non produce alcuna infiammazione, che reclutare infezione pompieri alla scena. Invece, i batteri Ap stessi impostati comodamente all'interno granulociti e costantemente crescere per alcuni giorni fino a quando non si rompono le cellule ospiti e generare una forte risposta immunitaria - che rende una persona infetta malato.

In un esperimento finale, Rikihisa e colleghi bloccati produzione dell'autofagosoma in cellule Ap-infettate con un farmaco sperimentale chiamato 3-MA. Con questo processo bloccato, la crescita batterica è diminuito drasticamente.

3-MA è tossico per l'uomo, ma la sua efficacia nel bloccare le proprietà infettive di Ap in cellule suggerisce che la sua struttura potrebbe servire come base per un farmaco piccola molecola sicurezza, Rikihisa detto.

"Un composto simile potrebbe essere un potenziale trattamento per inibire la crescita di batteri," ha detto.

Chiarire il potere di Ats-1 a indurre l'autofagia suggerisce anche che questa proteina potrebbe essere uno strumento importante per ulteriori studi di questo processo cellulare complesso che rimane poco compresa, ha aggiunto.

Questo lavoro è stato sostenuto da una sovvenzione da parte del National Institutes of Health.

Co-autori includono Hua Niu e Qingming Xiong del Dipartimento Ohio State of Veterinary Biosciences; e Akitsugu Yamamoto dell'Istituto Nagahama di Bioscienze e Tecnologia e Mitsuko Hayashi-Nishino della Osaka University, sia in Giappone.

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