Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 486
Текст из файла (страница 486)
Общий внешний вид клеток, в которые проникли бактерии при помощи триггерного механизма, такой же, как при образовании складок, вызываемом некоторыми внеклеточными факторами роста; это наводит на мысль о том, что в обоих случаях активируются одни и те же внутриклеточные сигнальные пути. 24.2.7. Внутриклеточные паразиты зукариотического происхождения активно вторгаются в клетки хозяина Энергию, необходимую для поглощения вирусов путем опосредусмого рецепторами эндоцитоза и бактерий путем фагоцитоза или макропиноцитоза, поставляет клетка хозяина. Патоген выступает относительно пассивным участником и обычно служит лишь фактором, инициирующий процесс проникновения. В отличие от них, внутриклеточные паразиты эукариотического происхождения, которые обычно намного крупнее бактерий, проникают в клетки хозяина при помощи множества сложных способов, обычно требующих существенного расхода энергии со стороны самого паразита.
Примером служит Тохор1азта допс(й — паразит кошачьих, который время от времени вызывает серьезные заболевания и у человека. При контакте с клеткой хозяина на поверхности этого представителя простейших начинает выступать необычная структура, образованная микротрубками, так называемый ноноид, с помощью которого паразит медленно внедряется в клетку хозяина.
Процесс проникновения, 24г2. КЛЕтОЧНая. бИОЛОГИя ИНфвгКцИОННЫХ,ПрацвесОВ 2313 БАКТЕРИЯ 1 ))ттттттгт! ~'~'~": ~-" 'Ф-Ы.Ф-' .Т. "гч!~ КЛЕТКА ХОЗЯИНА рецепторы адгезина адгезин (инте!рины, кадгерин )зй Й ы:ьььссс система секреции ы) и! типа пайимеризация,. ОТРвэа актина тивсвгйействв.Щтв б) ТРИГГЕРНЫЙ другие эффекторные молекулы, 'МЕХАНИЗМ воздействующие на цитоскепет актиновые фипаменты а) МЕХАНИЗМ ПО ТИПУ ЗАСТЕЖКИ-МОЛНИИ 20 мкм г) е) б мкм Рис. 24.26. Меканизмы, с помощью которых бактерии индуцируют свое проникновение посредством фагоцитоза в нефапзцитирующие клетки хозяина.
Полимеризация актина в области проникновения бактерии — обязательная стадия в процессе патаген-индуцированного фагацитоза, осуществляемого как по механизму типа застежки молнии (а), так и па триггерному механизму (б). е) На снимке, полученном с помощью сканирующего электронного микроскопа, представлена самая ранняя стадия проникновения 5а)гпапееа ел!енса, осуществляемого по триггерному механизму. Каждая из трех бактерий (на снимке выглядят желтыми) окружена небольшой складкой мембраны.
4 На флуоресцентном микрофотоснимке видно, что в крупных вырастая, охватывающих бактерий 5азпопеда, содержится много актинэ. Бактерии помечены зеленым, а актиновые нити — красным цветом; из-за наложения цветов бактерии выглядят желтыми. (Изображения заимствованы из !. Е Бэ)эп, Яппи. Век Се)! Оек Вю), 1тп 53-86, 2001. С любезного разрешения Аппаэ! Яеыешз ) по видимому, полностью осугцествляется за счет усилий паразита, а ему для этои! необходима работа по крайней мере одного белка, очень необычного миозина (Х!Ч класса; см. рис. 16.57); деполимеризация актинового цитоскелета паразита (по не клетки хозяина) приводит к остановке этого процесса.
По мере того как паразит внедряется в клетку хозяина, он постепенно окружается мембраной, об. разующейся в результате инвагинации плазматической мембраны клетки хозяина. Что примечательно, по мере формирования окружающей паразита мембраны он каким то образом удаляет из нее трансмембранные белки хозяина, в результате чего щгу! ри ограниченного мембраной компартмента паразит оказывается защигценным, 24;2; Кя»ТСЗЧН»я ВИОЛ»тмя ИНЗР»хцИС)ННМКч Прац»ССВ» 23)% с гликопротеинов лизосомы на молекулы на поверхности паразита, таким образом паразит покрывается углеводными цепями клетки хозяина.
3»тем пара.пгг секретирует порообразующий токсин, который разрушает мембрану лизосомы, что приводит к попаданию паразита в цито.юль клетки хозяина. где он и размножается. :!. ПРИКРЕПЛЕНИЕ 2. Са . 3; СЛИЯНИЕ ЛИЗОСОМ 6; ЛИВИС " К РЕЦЕП'ГО~МИ " ПРИВЛЕКАЕТ . С ПЛАЗМАТигчЕСКОЙ. ОКРУЖАЮЩЕЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ЛИЗОСОМЫ МЕМБРАНОЙ ' МЕМБРАНЫ. КЛЕТКИ-ХОЗЙтиНА ВЫХОД ПАТОГЕНА ,,Са Са (+~~5 2 полость;, чз »ураповогпв ~ иг '". г!' образованная ) сгозг ЦИТОЗОЛЬ ХОЗЯИНА:„,-" ~ ф» 4. ПРОНИКНОВЕ- б. СЕКРЕЦИЙ НИЕ ПОРООБРАЗУЮЩЕПЭ: БЕЛКА Рис. 24.28.
Проникновение Ггурапозопю стиг в клетки козяина. Этот паразит привлекает к участку своего прикрепления лизосомы клетки хозяина. Лизосомы сливаются с впячи зающейся внутрь ил азматической мембраной, создавая внугриклеточную полость, почти полностью образованную из мембран лизосом После краткого пребывания в полости паразит секретирует порообразующий белок, который разрушает окружающую мембрану, позволяя паразиту выйти в цитозоль клетки-хозяина и размножиться, Микрогпоридии используют самый', наверное, причудливый из активных механизмов проникновения. Зги крошечные облигатные внутриклеточные паразиты, относящиеся к надцарству зукариот, имеют всего лишь около 5 мкм в длину, а их геном один из наименьших среди известных зукариотических геномов (всего 2 900 000 п.
и.). Как правило, микроспоридии вызывают болезни преимущественно у насекомых, но могут также вызывать оппортунистические инфекции у людей, боль ных СПИДом. Приспособившись за длительный период времени к паразитическому образу жизни, они стали зависеть от своих клеток хозяев в отношении некоторых метаболических функций и утеряли многие гены и клеточные структуры, необхо димые всякому свободноживущему организму; так, у них больше нет митохондрий и пероксисом. Однако у них ешь необычный аппарат вксгрузии (внедрения) — полярная трубка, с помощью которой они проникают в клетки хозяина. На стадии жизненного цикла — стадии споры, устойчивой к факторам внешней среды, -- по лярная трубка микроспоридии спирально свернута вокруг ядра (рис.
24.29, а). При контакте с подходящей клеткой хозяина полярная трубка внезапно выбрасывается, разматываясь менее чем за 2 секунды, образуя зрелую структуру, длина которой может в десять раз превосходить длину споры. Кончик выстреливающей полярной трубки, продвигаясь со скоростью! 00 мкм в секунду, пронзает клетку хозяина и до ставляет (очевндно, за счет осмотического давления) внутреннее содержимое споры, включая ядро микроспоридии, в цитоплазму клетки, где паразит размножается, порождая до ста потомков (рис. 24.29, б и в). Со временем потомство превращается 2346: ' Часть 5.
(снетки в'контаг(Сте их соеок)гпности задняя вакуоль плвзмвтическ мембрв оболочка споры полярная трубка попяропл хозяина е) СПОРА в) то мкм Рис. 24 29. Проникновение микроспоридий в клетки хозяина. а) Нз стадии споры паразит покрыт твердой оболочкой, внутри него находится спирально свернугзя полярная трубка, множеством витков которой окружено ядро. 6) Когда спора входит в контакте подходящей хозяйской клеткой, полярная трубка внезапна выдвигается, пронзает клетку и доставляет в ее цитоплззму ядро и прочее содержимое споры. После етого микроспоридия начинает размножаться в клетке-хозяине.
е) Иммунофлуорссцентный микрофотоснимок споры микроспоридии Епсерпоыогооп силгсиГг. Те части споры, которые находятся вне клетки-хозяина, окрашены желгпьаи цветом, з те, что находятся внутри клетки, — зеленым. Выброшенная полярная трубка меняет цвет с желтого нз зеленый в точке, где онз входит в клетку-хозяина (не видна). (Снимок е заимствован из С. Егзпгеп, Тгепоз Рагозко( 20: 275-279, 2004.
С любезного разрешения Е!тешет) в споры, и клетка хозяин разрушается, высвобождая их. Споры микроспоридни достаточно малы, так что макрофаги могут их фагоцитировать. Когда это происходит, полярные трубки спор выбрасываются за пределы фагосом, снова доставляя свое содержимое в цитозоль клетки хозяина. 24.2.8. Многие патогены вносят изменения в мембранный транспорт клетки-хозяина В трех только что приведенных примерах впугриютеточных паразитов отражена проблема, общая для всех внутриклеточных патогенов, включая вирусы, бактерии и паразитические эукариоты. Всем им так или иначе приходится иметь дело с про цессом мембранного транспорта (тешЬгапе (та%с) в клетке хозяина. Будучи поглощенными клеткой хозяином посредством эндоцитоза, они обычно оказываются в эндосомной полости, которой предстоит слиться с лизосомами и стать фаголи зосомой.
В связи с этим паразитам необходимо лшю видоизменить полость так, чтобы не допусппь ес слияния с лизосомами, либо выйти из полости перед таким слиянием, либо покинуть после слияния, но до того, как они будут переварены, либо же найти способы жить во враждебной среде фаголизосомы (рис. 24.30). Большинство патогенов использует первую илн вторую стратегию.
Как мы видели, Тггурапозота сгтггз придерживается стратегии выхода из эндосомы, как и фактически все вирусы (см. рис. 24.24). Бактерия ЕЫегга тоггосг7(одепст также исполыует этот путь. Она проникает в клетки, исполыуя механизм типа застежки молнии, рассмотренный нами ранее, и секретирует белок, названный листериолизином О, который образует в мембране фагосомы крупные поры, позволяя бак териям выходить в пнтозоль прежде, чем возникает опасность их переваривания.
Оказавшись в цито:юле, бактерии продолжают секретировать листериолизин О, но он не уничтожает другие плазматические мембраны, этому есть два объяснения: 24.2.ияеточйаябиопогияьинфеециотииыхпроцессов 2317 внутриклеточный патогвн ~)) , сгс клетка хозяина слияние с пизосомвми Ейф .г' фанти~~~ 1'Я ф Выхдлвдние внутри 1 4ВВА фдголизосомы ПргЕ)2ОтВРДЩЕНИЕ СЛИЯНИИ с лизосомдми Рис. 24.30. Варианты, с выбором одного из которым палкиваются внутринлетачные патогены.
После попадания в клетну-хозяина, как правило, в ограниченную мембраной полость, посредством зндоцитоза или фагоцитоза, внутринлеточные патогены могут прибегнуть к одной из трех пратегий, для того чтобы выжить и размножиться. К патогенам, которые следуют 1-й стратегии, относятся все вирусы, Тгурапзота сгигЬ сааепа топосугодепгз и 5Ьгдеда))ехпегс Бактерии МусоЬапепит гиЬегси)оаз, 5аlтопеда ептепса, Гедюпеда рлеаторьда и протист Сматусда Ггасьотаоз придерживаются 2-ой стратегии. Среди избравших 3-ю стратегию — Сохгеда Ьигпегд и геГзьтапга. во первых, в цитозоле, при нейтральном значении рН, он в 10 раз менее активен, чем в кислой среде фагосомы„во вторых, в цитозоле он быстро подвергается деградации в протеасомах клетки хозяина (см.
рис. 6.80), которые не имели доступа к листериолизину О, пока тот находился в фагосоме (рис. 24.31). Если патоген хочет жить и размножаться в ограниченном мембранной компар тменте клекти хозяина, то он должен модифицировать механизмы транспортировки в мембране (гпепт)тгапе 1гаг"гйс)с)пй) клетки, сделать зто можно разными способами. Патогену необходимо модифицировать этот колгпартмент по крайней мере по двум апителиапьная кпвтнд-хозяин Е надгерин Сгыепа связывается 1 с Е-кадгерином Рнс. 24.31. Избирательное разрушение бактерией 1Мегга толосугадепез мембраны фагосомы С топосугодепез связывается с находящимся на поверхности зпител игл ьных клеток Б-кадгерином и индуцирует свое проникновение, используя механизм типа застежки молнии (см. рис. 24 26, а).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
