А.И. Нетрусов, И.Б. Котова - Микробиология (1125593), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Например уропатогенные Е. сой для эффективного заселения эпителия мочевого пузыря должны иметь пили 1-го типа. Эти пили прикрепляются к консервативным рецепторам клеток эпителия мочевого пузыря, содержащим маннозу, и предотвращают вымывание бактерий с мочой. Р-пили осуществляют ту же функцию в почках, препятствуя удалению пиелонефритных Е. сой из почек и мочевьпюдяших каналов. Кишечные патогены образуют многочисленные и разнообразные адгезивные пили, которые помогают бактериям колонизировать кишечник. К этой группе принадлежат пили К88, К99897Р, длинные полярные фимбрии, плазмидные пили 5а(толеИа евгепса и агрегируюшие фимбрии энтеропатогенных Е. сой. ТСР-пили ответственны за прикрепление К сто(егае к эпителию тонкого кишечника.
Эти же пили действуют как рецепторы для фага холерного токсина (СТХФ), лизогенного фага, кодируюшего две субъединицы холерного токсина. Этот фаг переносится между клетками холерного вибриона через взаимодействие с ТСР в тонком кишечнике. Другие пили также помогают в приобретении факторов вирулентности. Поглощение ДН К проис- 45 вм пср пясз цп Р" Р ма», ~урс ! Щф1 — ГЗсЬА ррсд нгГ срир ходит с помощью пилей 4-го типа, а перенос ДИК осуществляется при посредстве конъюгативных пилсй (см. рис. 32), которые помогают патогенному организму приобрести гены, погволяюшие синтезировать широкий спектр факторов вирулснтности и придающие им устойчивость ко многим антибиотикам. Образование биоплснок, требующее во многих случаях участия пилей 1-го и 4-го типов или»кудряшек», также предохраняет патогены от действия лекарственных препаратов и может способствовать колонизации тканей и медицинских имплантантов.
При инфекционном процессе прикрспительные пили часто располагаются в промежутке между клетками хозяина и патогена, где они могут участвовать в «разговоре» между двумя организмами. Имеется ряд примеров, когда прикрепление пилей вызывало появление сигналов в клетках хозяина. Прикрепление пилей типа 4А МеГтаег)а к рецепторам хозяина на эпителиальных клетках вызывает высвобождение запасенного внутриклеточного Са-'', известного как сигнал, регулирующий ответы эукариотических клеток. 46 Присоединение Р-пилн к уроэпителиальным клеткам может вызвать выход из них керамидов, важных вторичных мессенджеров, способных активировать целый ряд протеинкиназ н фосфатаз, вовлеченныхх в процесс передачи сигнала.
Эти сигналы приводят в конце концов к выделению клетками цитокннов. Пили могут также передавать сигнал внугрь клетки хозяина. В ! 996 г. показано, что прикрепление Р-пнли к рецепторам клеток хозяина стимулирует активацию железомобилизующих механизмов у уропатогенных Е, со(Е Это, вероятно, увеличивает возможности получс- А Рис. 35. Формирование С$1-пили Е.
сод по альтернативному шапероновому пути. Шаперон Сгх1В образует периплазматические комплексы с основными компонентами пилей СооА и Соо0. Он помогает также стабилизации белка внешней мембраны СооС, который действует как канал для передачи наружу белковой фибриллы, образующей пилю (ВМ вЂ” внешняя мембрана) СВВ СВЗЕ, ДВОА 47 Рис. 34. Схематическое изображение сборки лилей на поверхности бактериальной клетки с помощью механизма шанерона-швейцара.
Структурные субъединицы кончика (РарО, РарЕ, РарГ и РарК) и палочки стержня (РарА) пили переносятся через ЦПМ Е. сой посредством БЕС-системы переноса. На периплазматической стороне ((ПМ субъединицы контактируют с шапероном Рар0, который помогает субъединицам в складывании и высвобождении с внешней стороны ((П М.
Белок 0хЬА необходим лля правильного складывания как субъединиц, так н самого шаперона Рар0. В отсутствие шаперона субъединицы агрегируют и расщепляются периплазматической протеазой ОеяР. Накопление не связавшихся с шапероном субъединиц и их агрегьция ведут к активации Срх-системы, приводящей к увеличению синтеза пернплазматических систем деградации белков (0еяР-протеазы). Комплекс субъелиница-шаперон (Рар0) связывается с белком-швейцаром внешней мембраны (РарС), после чего шаперон опцепляется, а полипегпил субъединицы в линейной 4юрме транспортируется через поры внешней мембраны шириной 2 нм, которые образует швейцар внешней мембраны. расположенный трансмембранно.
Пройдя через такие поры. субъелинины булуших лилей вновь сворачиваются в правозакрученную спираль на внешней стороне мембраны, образуя толстую палочку из связанных друг с другом субъединиц. которая уже не может соскользнуть назад, в пору швейцара. Образование скрученной палочки пили РарЕ помогает ее дальнейшему нарастанию Рис. 36. Схема образования пили типа 4 у Ф. долог»йоеае. Белок-препилин РгеРВЕ переносится в периплазматическое пространство с помощью БЕС-механизма переноса. Затем РгеР!1Е подвергается процес- сингу с помощью пептидазы Р!1О, отщепляюшей положительно заряженный сигнальный пептид с 1Ч- конца субъединицы пили.
Сборочный комплекс РВЕ ЦП М затем осуществляет встраивание зрелой субьединицы Р11Е в линейную фибриллу. Белок РВО помогает передвижению пили через внешнюю мембрану, возможно с помощью акакия факторов, как РВР. Адгезин РВС, находящийся на лидирующем конце растущей пили, также, по-видимому, требуется для транслокации пили через внешнюю мембрану свО «В ОО О О Рис. 37. Модель формирования «лилей-кудряшек» по пути внеклеточной нуклеации-осаждения. Основной компонент «пнлн-кудряшки» Е, соК СзйА, переносится в периплазму с помощью секреторного БЕС-механизма, расположенного в ЦПМ, и далее во внешнюю среду через внешнюю мембрану с помощью расположенного в ней липопротеина СзйО.
Расположенный на поверхности внешней мембраны белок СзйВ помогает субьединицам локализоваться в ядро растущей пили. Белки СзйВ располагаются по всей длине растущей пили, где они инициируют ветвление «пилей-кудря щек». Основную функцию по переносу субъединиц СзйА и СзйВ несет белок-переносчик СзйО, хотя его функции изучены не полностью 48 ния железа и выживания клеток патогена в дефицитном по железу окружении мочевой системы.
Таким образом, изучение функционирования пилей позволит не только глубже понять механизмы колонизации и передачи сигналов, но и вести разработку новых поколений антимикробных агентов для борьбы с патогенными микроорганизмами. Для сборки пилей на поверхности клетки все нилины должны быть перенесены через внутреннюю мембрану, периплазму и внешнюю мембрану (рис. 34 — 37).
Для этого процесса у всех бактерий задействовано два специализированных сборочных белка — периплазматический шаперон и швейцар внешней мембраны. Ансамбль шаперона и швейцара вовлечен в биогенез более чем 30 различных структур, включая сложные пили, тонкие фибриллы и нефибрильные адгезины. Жгутики. Часто подвижность микроорганизмов обусловлена наличием жгутиков. У прокариот характер жгутикования является диагностическим признаком (рис. 38, 39).
Жгутики у них построе- Рнс. 38. Жгутики, формируюшиесн у разных бактерий: А — окраска жгутиков бацилл специальным способом (таннинован кислота/гцелочной фуксин в модификации Лсйфсона), Б — электронная микрофотография жгутиков бацилл (напыление платиной):  — подвижные клетки Ргогеилгя(гиЬИВ в стадии «роения» с многочисленными перитрихиальными жгутиками ° аа ~~ '~сава~ (Я~~~1У- 1 2 3 ,®.
фф.МЪ.. 5 б Рис. 39. Типы жгутикования у бактерий: ! — монотрихиальное; с — лофотрихиальное; 3 — латеральное; 4 — амфитрихиальное; 5 — перитрихиальнос; о — «смешанное» полярно-перитрихиальнос ны иначе (рис. 40), чем типичные жгутики эукариот, имеющие формулу (9+ 2). У бактерий жгутики правовращающие, у архей— левовращающие. Жгутик (рис. 41) состоит из базального тела, включающего четыре (у грамотрицательных) или два (у грамположительных бактерий) кольца, стержень и моторные белки, а также из крючка и филамента.
Базальное тело закреплено в ЦП М двумя кольцами М и Б, которые часто рассматривают как одно целое. М$-кольцо окружено несколькими белками, которые называют моторными и от которых вращающий момент передается на филамент. В пептидогликановом слое периплазмы у грамотрицательных бактерий находится кольцо Р, а во внешней мембране — кольцо 1. Оба эти кольца выполняют роль втулки, дополнительно удерживающей механизм жгутика. Все кольца пронизаны жестким стержнем, который передает крутящий момент. На наружной стороне внешней мембраны механизм жгутика имеет крючок, переходящий затем в филамент, который заканчивается «шапочкой», Крючок Крючок Филамент ент цп Рис.
40. Строение жгутика грамотрицательных (А) и грамположительных (Б) бактерий 50 Филамент представляет собой ригидный цилиндр, состоящий из простого белка флагеллина. Синтез жгутика (рис. 42) начинается с появления МЯ-кольца в ЦПМ. с последующим прикреплением к нему моторных белков, Внешняя мембрана 1ЛПС1 Р-кольцо ЦП нбелок Рнс.
41. Схема структуры жгутика прокарнот на примере грамотрицательных бактерий. Молекулы флагеллина переносятся к месту удлинения филамента через узкий канал внутри него. Мог-белки действуют как «мотор» жгутика. вращая жесткий стержень жгутика, который передает крутящий момент на внешнюю часть жгутика через крючок, двигая клетку во внешней среде. тогда как Р11-белки выполняют роль «выключателя двигателя» БПМ Рнс. 42. Последовательность событий прн биосинтезе жгутиков 5! Р- и г:колец (у грамотрицательных бактерий), крючка и «шапочки», которая прикрывает полый цилиндр начавшего строиться филамента с верхнего конца. Если бы этой структуры не существовало, то синтезируемые на рибосоме субъединицы белка-флагеллина, подающиеся к вершине филамента через полое внутреннее пространство базального тела и самоорганизующиеся по спирали, пропадали бы в окружающей среде.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
