Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 480
Текст из файла (страница 480)
Рис. 25.4, в). В 1961 г. началась седьмая пандемия, вызванная новым штаммом (получившим название Эль-Тор, Е! Тог), который заметно отличался от классических штаммов и, по-видимому, возник, когда экспрессирующий О1-антиген штамм в естественных условиях вобрал в себя два бактериофага, а также по крайней мере два новых островка патогенности, которых не было в классических штаммах.
В конечном счете Эль-Тор вытеснил классические штаммы по всему миру. В 1991 г. вспыхнула восьмая пандемия, в этот раз с пугающей характерной особенностью; люди, уже переболевшие холерой, не имели внлючэет в себя гены, ходирующие факторы, необходимые для Колонизации хишечнихэ. Ингпегрон не хромосоме 2 способствует встраиванию недавно приобретенных фрагментов ДН К в геном тех, чтобы они находились под хонтролем сильного трэнснрипционного промоторв, и тем самым содействует последовательному приобретению новых генов.
Хотя для К сьо!егае еще не была показана необходимость этого инте трона К сьо/егае для в и руле нтн ости, у многих других пэтогенов подобные интегрон ы содержат гены вирулентн ости, в тэхже гены, обеспечивающие устойчивость н энтибн оти нем. б) Карта лохусэ СТХф. Гены сгхд и сгхв кодируют две субъединицы холерного токсина, другие гены в коровой области (Асе и 7от) также отвечают зв вирулентность. фланкирующие повторы й52 и й51 участвовали во встраивании генома банте риофаге в хромосому 1. 4) Модель эволюции патогенных штамм ов К сЬо(егое, построенная нэ основе денных, полученных с помощью методов сравнительной геномихи.
Предховые штаммы в естественных условиях сначала приобрели биосинтетичесхий путь метаболизма, необходимый для синтеза углеводной цепи, характерной для 01-внтигенэ, нв липополисэхвриде внешней мембраны (см. рис. 24.4, е и 24.47], и, возможно, также вобрали в себя один или двв островка патогенности Гяьпо (НРЦ и НР!2). Зэ счет вхлючения бвнтериофэгэ СТХф в геном образованы нлэссичесхие патогенные штвммы — виновники первых шести эпидемий холеры, прокатившихся по всему миру в период с 1В17 года по 1923 год В ХХ вене обитающий в окружающей среде штамм 01 снова вобрал в себя бвхтериофэг СТХф, но уже наряду с сопутствующим бэхтериофэгом й51ф и двумя новыми островками патогенности (Н5Р1 и Н5Р2), и образовал штамм Зль-Тор, явивший себя миру в виде седьмой пандемии 1961-го года.
До 1991-го года штамм эль Тор успел вобрать в свой геном новую Кассету ДНК, позволившую ему, вместо внтигенв 01, вырабатывать угле водную цепь, характерную для 0139 энти гена. Вто привело н изменениям во взаимодействии этого пэтогенэ с иммунной системой человехэ, придавая ему новые свойства, при этом ничуть не умерив его вирулентность, и дало начало восьмой пандемии; кроме того, этв бвнтерия обзавелась новым островком патогенности (5ХТ) и утеряла большую часть островхэ НР(2.
2286 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности к ней иммунитета, поскольку у нового штамма был О-антиген другого типа, в силу чего антитела анти-О1, имевшиеся в крови перенесших предыдущую эпидемию холеры, оказались неэффективными против нового штамма. В остальном новый штамм был весьма схож со штаммом Эль-Тор; очевидно, он попросту вобрал в себя новую кассету для синтеза О-антигена иного типа. Что зто за гены, которые позволяют бактерии стать причиной болезни здорового хозяина? Многие гены вирулентности кодируют белки, непосредственно взаимодействующие с клетками хозяина. Два гена, переносимых фагом вируса Ъ'1бг(о сло1егае, например, кодируют две субъединицы холерного токсина (см.
рис. 24.6, б). В-субъединица этого секретируемого токсичного белка связывается с гликолипидным компонентом плазматической мембраны эпителиальных клеток в кишечнике человека, в организм которого Ъ'1Ьг(о сйо1егае попал вместе с загрязненной водой. В-субъединица переносит А-субъединицу через плазматическую мембрану в цитоплазму эпителиальной клетки. А-субъединица представляет собой фермент, катализирующий перенос АОР-рибозной функциональной группы от )ЧАР' к тримерному С-белку Оо который в норме активирует производство циклического АМР аденилатциклазой (мы говорили об этом в главе 15). А1)Р-рибозилирование О-белка приводит к чрезмерному накоплению циклического АМР и нарушению ионного баланса, которое становится причиной изнурительного водянистого стула, сопутствующего холере.
Благодаря этому инфекция распространяется к новым хозяевам фекально-оральным путем через загрязненную пищу и воду. Некоторые болезнетворные бактерии используют сразу несколько независимых способов токсического воздействия на клетки своего хозяина, сибирская язва, например, — острое инфекционное заболевание овец, крупного рогатого скота и прочих травоядных, в редких случаях — человека. Обычно заражение происходит через контакт со спорами грамоположительной бактерии Вас(11из апйгаси. В отличие от возбудителя холеры, возбудитель сибирской язвы не передается напрямую от человека к человеку.
Будучи чрезвычайно устойчивыми к неблагоприятным условиям среды, таким как высокая температура, ультрафиолетовое и ионизирующее излучение, высокое давление и действие химических агентов, покоящиеся споры могут сохраняться в почве в течение длительного времени. После того как споры попадают в организм в результате вдыхания, проглатывания или через повреждения на коже, они прорастают, и бактерии начинают реплицироваться.
Бактерии выделяют два токсина, названных летальным токсином и отечным токсином, одного из которых достаточно, чтобы вызвать симптомы заражения. Подобно холерному токсину, оба токсина сибирской язвы состоят из двух субъединиц. В-субъединица одинакова у обоих токсинов сибирской язвы, она связывается с рецепторным белком клеточной поверхности хозяина, чтобы перенести в клетки хозяина А-субъединицу, которая и определяет различие этих токсинов (рис.
24.7). А-субъединица отечного токсина — аденилатциклаза, которая непосредственно преврашает АТР клетки хозяина в циклический АМР, что ведет к нарушению ионного баланса, которое может стать причиной накопления внеклеточной жидкости (отека) в инфицированной коже или инфицированном легком. А-субъединица летального токсина — протеаза, которая расщепляет несколько белков членов семейства МАР-киназ (см. Рис.
15.60). Инъекция летального токсина в кровоток животного вызывает шок (снижение артериального давления) и смерть. Молекулярные механизмы, приводяшие к смерти при заболевании сибирской язвой, до сих пор неясны. 24л;-;Знаков)ствоспатогенвми 2287 гептамерное кольцо из больших фрагментов и рецепторов малый фрагмент В-субъединицы фрагмент ~З ЦИТОПЛАЗМА, КЛЕТКИ ХОЗЯИНА в) Рис. 24.7. Проникновение токсина сибирской язвы в клетки хозяина. а) В-субъединицы токсина образуют пору для переноса обладающей ферментативной активностью А-субъединицы в цитоплззму клеток хозяина.
В-субъединица связывается с рецепторным белком нв поверхности клетки хозяина и ввтокатвлитически расщепляется с образованием малого рзстваримога фрагмента и большого фрагмента, который остается связанным с рецептором. Семь копий большого фрагмента и связанные с ними рецепторы объединяются на поверхности клетки и формируют гептамерное кольцо.
Затем А-субъединицв токсина связывается с гептвмерным кольцом и подвергается вместе с ним эндоцитоэу. Поскольку РН в эндосоме падает, кольцо претерпевает значительные конформационные изменения, в результате которых в мембране эндосомы образуется пора, и через нее в цитозоль клетки хозяина попадает А субъединнцз. б) Выявленная рентгеноструктурным анализом структура гептвмерного кольца из В-субъединиц, вид сверху и вид сбоку. (Снимки б взяты из С. Ретоза ет в!., ЛГатиге 385л833-838, 1997, с любезного разрешения Маспкйзп Рцыьнегз Цд.) Эти примеры иллюстрируют общую особенность различных факторов вирулент.
ности. Часто эти факторы представлены либо токсичными белками (гпоксиналги), которые непосредственно взаимодег)ствуют с важными для хозяина структурными белками, или белками внутриклеточной передачи сигналов с целью возбуждения в клетке хозяина такой реакции, которая была бы благоприятна для расселения или размножения патогена, либо же белками, необходимыми для доставки таких токсинов к соответствующим мишеням в клетке хозяина. Олин распространенный и особенно эффективный механизм доставки, характерный для некоторых грамотрицательных патогенов и называемый системой секреции 111 типа, основан на введении (как будто крошечным шприцом) токсичных белков из цитоплазмы внеклеточной бактерии непосредственно в цитоплазму клетки хозяина (рис.
24.8). Эффекторные белки, доставляемые этими впрыскиваюшими устройствами в цитоплазму клетки хозяина, могут запустить целый ряд разнообразных реакций клетки хозяина, позволяюших бактерии поражать, распространяться и выживать. Между таким аппаратом секреции П1 типа и основанием жгутика бактерии имеет место необычайная степень структурного подобия (см. рис. 15.71), к тому же многие белки из этих двух структур гомологичны.
Поскольку жгутики встречаются у более широкого ЙВ6: Чаетв б.)гягетКИ В КОКУЕКСТЕ ИХСОВОКуПНОСтк токсин, выделяемый в макрофвг хозяина плаз ме ма Г типа в ь томми, вырабвтьаавмый . йврсинивй. возбудителем б) в) 50 нм Рис. 24.8. Системы секреции ГП типа, которые могут доставлять факторы вирулентности в цитозоль клетки хозяина. о) Электронные микрофотографии выделенных систем секреции РЗ типа. Вся структуре, различимая на трех представленных снизу увеличенных электронных микрофотографиях, образована примерно двумя десятками белков. б) Большое нижнее кольцо заякорено в плазмзтической мембране бактерии, з меньшее верхнее кольцо встроено в ее наружную мембрану. В процессе заражения происходит контакт кончика полой трубки с плазматической мембраной клетки хозяина, который запускает выделение секрета в клетку хозяина. На этой схеме возбудитель чумы уегзгпго резГ 3 доставляет токсины в мзкрофзг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
