Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 484
Текст из файла (страница 484)
1 Н!ппеьозсь, Е. й. Евсьег эпд Т О. 5сьшапп, 1 Гпгесе ПВ, 178: 1406-1415, 1998. С любезного разрешения цпыегзяу ог Ськвво Ргезз.) 24.2. Клеточная биология инфекционных процессов 2303 24.2.2. Патогенам, колонизирующим элителий, необходимо избежать устранения хозяином Проникновение через кожу с помощью хоботка насекомого — лишь одна из стратегий, используемых патогенами для преодоления защитных барьеров хозяина. Тогда как многие эпителиальные барьеры, такие как кожа и выстилки ротовой полости и толстою кишечника, плотно заселены нормальной микрофлорой, другие, включая выстилки нижних долей легкого, тонкого кишечника и мочевого пузыря, обычно поддерживаются почти стерильными, несмотря на наличие относительно прямого пути во внешний мир.
Каким же образом зги эпителии избегают колонизации бактериями? Как уже обсуждалось в главе 23, дыхательный эпителий покрыт слоем защитной слизи, а согласованное биение ресничек выносит из легкого слизь, а вместе с ней бактерии и дебрис, и направляет вверх по воздушным путям. Эпителии, выстилающие мочевой пузырь и верхние отделы желудочно-кишечного тракта, также покрыты толстым слоем слизи, и, кроме того, в результате мочеиспускания и перистальтики соответственно происходит периодическое опорожнение этих органов, за счет чего удаляются нежелательные микробы. Болезнетворные бактерии и паразиты, заражающие эти эпителиальные поверхности, имеют определенные механизмы противостояния этим процессам их выведения из организма хозяина.
Те, что заражают мочевыводящие пути, например, противостоят вымывающему действию мочи, прочно прикрепляясь к эпителию, выстилающему стенки путей, при помощи специфических адгезииов, которые представляют собой белки или белковые комплексы, опознающие молекулы клеточной поверхности и связывающиеся с ними. Важная группа адгезинов в штаммах Е.
сой, заражающих почки, представлена компонентами Р-лилей (Р-фичбрий), которые помогают бактериям прикрепляться к эпителиальным клеткам почек. Эти поверхностные выросты могут иметь несколько микрометров в длину, следовательно, они способны пройти сквозь толщу защитного слоя слизи (см. рис, 24А, г). На конце пилей расположены белки-адгезины, которые прочно связываются с дисахаридами определенных гликолипидов, находящимися на поверхности клеток почек. Штаммы Е. сой, заражающие мочевой пузырь, а не почки, экспрессируют пили второго рода, которые позволяют им прикрепляться к эпителиальным клеткам мочевого пузыря.
Именно по причине различной специфичности белков-адгезинов, находящихся на концах лилей двух разных типов, бактерии колонизируют разные участки мочевыводящих путей (рис. 24.21). Специфичностью адгезинов ограничивается также диапазон потенциальных хозяев для этих и многих других болезнетворных бактерий. Один из сложнейших для колонизации микробами органов — желудок. В добавок к тому что он покрыт толстым слоем слизи и в нем происходят «очищающие» перистальтические сокращения, желудок наполнен кислотой (в среднем рН = 2).
Столь экстремальная среда губительна почти для всех бактерий, поглощенных вместе с пищей. Тем не менее желудок колонизирован выносливой и предприимчивой бактерией Ое(1соЬас(ег ру1ог1, которая недавно признана основной причиной язвы желудка, а в некоторых случаях и рака желудка. Что удивительно, в большинстве хозяев ей удается оставаться безвредным симбионтом на протяжении всей их жизни. Хотя старые методы лечения язвы (лекарственные препараты, снижающие кислотность, и щадящие диеты) все еще применяются для снятия воспаления, теперь пациентов с рецидивирующей язвой желудка можно эффективно излечить с помощью короткого и относительно дешевого курса антибиотиков. Сначала гипотеза о том, что хроническая 24.2.
Клеточная биология инфекционных процессов 2305 увеличению выработки циклического АМР (описано в главе 15). Кроме того, этот токсин полностью подавляет хемотаксис, используемый нейтрофилами для поиска и уничтожения вторгшихся бактерий (см. рис. 18.101). Не довольствуясь только этим, В. реггиззи производит еще и свою собственную аденилатциклазу, которая активна в цитоплззме клетки хозяина только будучи в комплексе с Саз"-связывающим белком эукариот кальмодулином.
Хотя и В. реггизх1х и Ъ'. сЬо1егае вызывают существенное увеличение уровня сАМР в клетках хозяина, к которым они прикрепились, симптомы болезней отличаются, так как эти две бактерии колонизируют разные области организма хозяина: В. рег(пзз1з колонизирует дыхательные пути и вызывает приступообразный кашель, тогда как г". с)ю1егае колонизирует кишечник и вызывает водянистый стул. Далеко не для всех случаев специфической колонизации необходимо, чтобы бактерия экспрессировала адгезины, которые связывались бы с гликолипидами или белками клетки хозяина. Вместо этого, энтеропатогенная Е.
со11, вызывающая диарею у детей раннего возраста, использует систему секреции П1 типа (см. рис. 24.8) для доставки продуцированного бактерией рецепторного белка (называемого Т)г), специфичного к самой бактерии, в клетку хозяина (рис. 24.22, а). После встраивания белка Т1г в плазматическую мембрану клетки хозяина, белок клеточной поверхности бактерии связывается с внеклеточным доменом белка Т)г и запускает поразительный ряд событий в клетке хозяина. Сначала тирозинкиназа клетки хозяина фосфорилирует рецепторный белок Т1г по остаткам тирозина, что необычно, так как в белках бактерий тирозины в основном не фосфорилируются. Затем фосфорилированный Т)г, как полагают, вовлекает в процесс представителя КЬо семейства малых СТРаз, который через ряд промежуточных стадий запускает полимеризацию актина (обсуждалось в главе 18).
Полимеризированный актин далее участвует в образовании уникального, названного пьедесталом выпячивания клеточной поверхности, которое приподнимает прочно связанную с ним бактерию приблизительно на 10 мкм над поверхностью клетки хозяина (рис. 24.22, б и ы). Приведенные примеры колонизации организма хозяина показывают важность взаимодействия пары хозяин — патоген как в процессе заражения, так и в ходе его эволюции. Болезнетворные организмы приобрели гены, которые кодируют белки, специфически взаимодействующие с определенными молекулами клеток хозяина.
В одних случаях, как в случае аденилатциклазы В. реггизз(з, предок патогена мог захватить ген циклазы у своего хозяина, тогда как в других случаях, как в случае белка Т)г, случайная мутация могла породить белковые мотивы, узнаваемые эукариотической тирозинкиназой. 24.2.3. Внутриклеточные патогены обеспечены механизмами и проникновения в клетки хозяина, и выхода из них Многие патогены, в том числе Ъ'. сЬо!егпе и В. рег(иззи, заражают своих хозяев, не проникая в их клетки; такие патогены относят к ынеклеточныч патогенам. Другие же, среди которых все вирусы, а также многие бактерии и простейшие, относятся к внутрнклеточньпч патогеиам. Предпочтительная ниша для их размножения и жизни — цитозоль или внутриклеточные компартменты определенных клеток хозяина. Такая стратегия имеет несколько преимуществ.
Во-первых, патогены становятся недосягаемыми для антител (будет рассказано в главе 25) и для фагоцитарных клеток (обсудим позже); во-вторых, они погружены в богатую множеством сахаров, аминокислот и прочих питательных веществ цитоплазму клетки 24.2. Клеточная биология инфекционных процессов 2307 патогеиы используют для эксплуатации и модификации биологии клетки хозяина с целью удовлетворения собственных потребностей.
24.2.4. Вирусные частицы связываются с определенными молекулами на поверхности клетки-хозяина Первый шаг любого внутриклеточиого патогеиа иа пути к цели — связывание с поверхностью клетки-мишени хозяина. Вирусы осуществляют такое связывание за счет взаимодействия вирусного белка иа поверхности вириоиа со специфическим рецептором иа поверхности клетки-хозяина. Конечно же, ии один из рецепторов клетки хозяина ие эволюционировал ради единственной цели — позволить патогеиу связываться с иим; все эти рецепторы имеют иные функции. Первым из таких «вирусиых рецепторов» был идентифицирован поверхностный белок Е. сонг, позволяющий бактериофагу ) связываться с бактерией.
В контексте его роли в бактериальной клетке, нормальная функция — это транспортный белок, отвечающий за всасываиие мальтозы. Такие рецепторы, впрочем, ие обязательно должны быть белками; к примеру, вирус простого герпеса связывается посредством специфических белков оболочки вируса с гепараисульфат-протеогликаиами. Вириоиы, заражающие животные клетки, как правило, используют молекулы рецепторов клеточной поверхности, которые либо очень многочисленны (такие как содержащие сиаловую кислоту олигосахариды, что используются вирусом гриппа), либо уникальны для тех типов клеток, в которых эти вириоиы могут размножаться (такие как рецептор фактора роста нервов, иикотииовоый ацетилхолииовый рецептор (и-холииорецептор) или белок межклеточиой адгезии )ч-САМ, все оии используются вирусом бешенства, специфически заражающим нейроны).
Обычно большинство вирусов используют одиу тип рецепторов, и лишь некоторые вирусы могут использовать рецепторы нескольких различных типов. Более того, различные вирусы, заражающие клетки одного и того же типа, могут использовать различные рецепторы. Например, гепатит может быть вызван представителями по крайней мере шести вирусных семейств, все из которых предпочтительно размножаются в клетках печени (гепатоцитах). Идентифицированы рецепторы для четырех из иих, и все оии оказались разными. Многие вириоиы связываются с рецепторами, экспрессируемыми иа клетках иммунной системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
