Bakteriální vezikuly vnější membrány - Bacterial outer membrane vesicles - Wikipedia

Transmisní elektronový mikrofotografie váčků vnější membrány (OMV) (velikost 80-90 nm, dia) uvolněných lidským patogenem Salmonella 3,10: r: - v kuřecím ileu, in vivo. Bylo navrženo, aby OMV byly „odfouknuty“ z velkých bakteriálních periplazmatických výčnělků, tzv periplazmatické organely (PO) pomocí asi čtyřčlenné sestavy podobné „bublinkové trubici“ sekrece typu III injekčně nýtové komplexy (nýtovací bakteriální vnější a buněčná membrána umožňující kapsy periplazmy expandovat do PO). To dovoluje obchodování s membránovými váčky OMV z gramnegativních bakterií do doku na hostitelské epiteliální buněčné membráně (mikroklky), navrhuje translokovat signální molekuly z patogenu do hostitelských buněk na rozhraní hostitel-patogen.

Bakteriální vezikuly vnější membrány (OMV) jsou vezikuly z lipidy propuštěn z vnější membrány z Gramnegativní bakterie. Tyto vezikuly byly první vezikuly bakteriální membrány (MV), které mají být objeveny, zatímco Grampozitivní bakterie uvolněte také vezikuly.[1] Vezikuly vnější membrány byly poprvé objeveny a charakterizovány pomocí transmisní elektronová mikroskopie[2] podle indický Vědec prof. Smriti Narayan Chatterjee a J. Das v letech 1966-67.[3][4] OMV se připisuje funkce, která poskytuje způsob komunikace mezi sebou navzájem mikroorganismy v jejich prostředí as hostitelem. Tyto vezikuly jsou zapojeny do obchodování bakteriální buněčná signalizace biochemikálie, které mohou zahrnovat DNA, RNA, bílkoviny, endotoxiny a spojenecké virulence molekuly. Tato komunikace probíhá v mikrobiální kultury v oceánech,[5] uvnitř zvířat, rostlin a dokonce i uvnitř lidského těla.[6]

Gramnegativní bakterie nasazují své periplazma vylučovat OMV pro přenos bakteriálních biochemikálií do cílových buněk v jejich prostředí. OMV také nesou endotoxický účinek lipopolysacharid zahájit chorobný proces u svého hostitele.[7] Tento mechanismus poskytuje řadu výhod, jako je dodávka bakteriálního sekrečního nákladu na dlouhé vzdálenosti s minimalizovanou hydrolytickou degradací a extracelulárním ředěním, také doplněná dalšími podpůrnými molekulami (např. Faktory virulence) k provedení konkrétní práce, a přesto udržení bezpečnosti -vzdálenost od obranného arzenálu cílených buněk. Biochemické signály obchodované OMV se mohou během situací „války a míru“ značně lišit. V „spokojených“ bakteriálních koloniích mohou být OMV použity k přenosu DNA do „příbuzných“ mikrobů pro genetické transformace a také k translokaci buněčná signalizace molekuly pro snímání kvora a biofilm formace. Během „provokace“ z jiných buněčných typů může být výhodné, aby OMV nesly degradační a subverzní enzymy. Podobně OMV mohou obsahovat více invazních proteinů na rozhraní hostitel-patogen (Obr. 1). Očekává se, že faktory prostředí kolem sekrečních mikrobů jsou odpovědné za přimění těchto bakterií syntetizovat a vylučovat specificky obohacené OMV, fyziologicky vyhovující okamžitému úkolu. Bakteriální OMV jsou tedy silné imunomodulátory,[8] lze manipulovat pro jejich imunogenní obsah a využit jako silný patogen -volný, uvolnit vakcíny[9] za imunizaci lidí a zvířat proti vyhrožování infekce.

Biogeneze

Gramnegativní bakterie mají dvojitou sadu dvojvrstvy. Vnitřní dvojvrstva, vnitřní buněčná membrána, uzavírá cytoplazma nebo cytosol. Kolem této vnitřní buněčné membrány je druhá dvojvrstva zvaná bakteriální vnější membrána. Oddělení nebo prostor mezi těmito dvěma membránami se nazývá periplazma nebo periplazmatický prostor. Kromě toho existuje firma buněčná stěna skládající se z peptidoglykan vrstva, která obklopuje buněčnou membránu a zabírá periplazmatický prostor. Peptidoglykánová vrstva poskytuje určitou tuhost pro udržení tvaru bakteriálních buněk, kromě toho také chrání mikrob před náročným prostředím.

První krok dovnitř biogeneze gramnegativních bakteriálních OMV,[10] je vypouklé vnější membrány nad vrstvou peptidoglykanu. Akumulace fosfolipidů na vnější straně vnější membrány je považována za základ tohoto vnějšího vyboulení vnější membrány.[11] Tuto akumulaci fosfolipidů lze regulovat transportním systémem VacJ / Yrb ABC, který přenáší fosfolipidy z vnějšku OM na vnitřní stranu.[11] Podmínky prostředí, jako je vyčerpání síry, mohou navíc spustit stav nadprodukce fosfolipidů, který způsobuje zvýšené uvolňování OMV.[12]

Skutečné uvolnění vezikuly z vnější membrány zůstává nejasné. Je pravděpodobné, že struktury vezikul mohou být uvolňovány spontánně. Alternativně bylo navrženo, že jen málo proteinů „nýtuje“ vnější a buněčné membrány dohromady, takže periplazmatická boule vyčnívá jako „nafouknutá“ kapsa nafouknuté periplazmy ven z povrchu vnější membrány. Laterální difúze „nýtových komplexů“ může pomoci při odtržení velkých boulí periplazmy jako OMV.[13]

K pochopení podrobných experimentálních prací se stále čeká biomechanika biogeneze OMV. Na OMV se zaměřuje také současný výzkum v exocytóza v prokaryoty přes vnější obchodování s membránovými váčky pro vnitrodruhové, mezidruhové a meziregionální buněčná signalizace, která má změnit naše myšlení virulence mikrobů, interakce hostitel-patogen a vzájemné vztahy mezi různými druhy na Zemi ekosystém.

Viz také

Reference

  1. ^ Toyofuku, Masanori; Nomura, Nobuhiko; Eberl, Leo (leden 2019). "Typy a původ vezikulů bakteriální membrány". Příroda Recenze Mikrobiologie. 17 (1): 13–24. doi:10.1038 / s41579-018-0112-2. ISSN  1740-1534. PMID  30397270.
  2. ^ Chatterjee, S. N .; Das, J. (1967). „Elektronová mikroskopická pozorování vylučování materiálu buněčné stěny Vibrio cholerae“. Journal of General Microbiology. 49 (1): 1–11. doi:10.1099/00221287-49-1-1. ISSN  0022-1287. PMID  4168882.
  3. ^ „INSA :: Indian Fellow Detail“. www.insaindia.res.in. Citováno 2019-12-13.
  4. ^ Anand, Deepak; Chaudhuri, Arunima (2016-11-16). „Bakteriální vezikuly vnější membrány: Nové poznatky a aplikace“. Molekulární membránová biologie. 33 (6–8): 125–137. doi:10.1080/09687688.2017.1400602. ISSN  0968-7688. PMID  29189113.
  5. ^ Biller JJ, Schubotz F, Thompson AW, Summons RE a Chisholm SW (2014) Bakteriální vezikuly v mořských ekosystémech. Věda, sv. 343 (č. 6167), s. 183-186.http://www.sciencemag.org/content/343/6167/183.short
  6. ^ Tulkens, Joeri; Vergauwen, Glenn; Van Deun, Jan; Geeurickx, Edward; Dhondt, Bert; Lippens, Lien; De Scheerder, Marie-Angélique; Miinalainen, Ilkka; Rappu, Pekka; De Geest, Bruno G; Vandecasteele, Katrien; Laukens, Debby; Vandekerckhove, Linos; Denys, Hannelore; Vandesompele, Jo; De Wever, Olivier; Hendrix, An (5. prosince 2018). „Zvýšené hladiny systémových LPS-pozitivních bakteriálních extracelulárních vezikul u pacientů s dysfunkcí střevní bariéry“. Střevo. 69 (1): gutjnl – 2018–317726. doi:10.1136 / gutjnl-2018-317726. PMID  30518529.
  7. ^ YashRoy R C (1993) Studie elektronového mikroskopu povrchových pili a vezikul Salmonella 3,10: r: - organismy. Indian Journal of Animal Sciences, sv. 63 (č. 2), s. 99-102.https://www.academia.edu/7327498/YashRoy_R_C_1993_Electron_microscope_studies_of_suraface_pili_and_vesicles_of_Salmonella_3_10_r_-_organisms.i_and_vesicles._Indian_Journal_of_o_____o.
  8. ^ Ellis TN a Kuehn MJ (2010) Virulence a imunomodulační role vezikul vnější bakteriální membrány. Recenze mikrobiologie a molekulární biologie, sv. 74 (č. 1), s. 81-94.http://mmbr.asm.org/content/74/1/81.short
  9. ^ Acevedo, R; Fernandez, S; Zayas, C; Acosta, D; Sarmiento, ME; Ferro, VA; Rosenquvist, E; Campa, C; Cardoso, D; Garcia, L; Perez, JL (2014). „Bakteriální vezikuly vnější membrány a aplikace vakcín“. Hranice v imunologii. 5: 121. doi:10.3389 / fimmu.2014.00121. PMC  3970029. PMID  24715891.
  10. ^ Kulp, A; Kuehn, MJ (2010). "Biologické funkce a biogeneze vylučovaných bakteriálních vezikul vnější membrány". Výroční přehled mikrobiologie. 64: 163–184. doi:10.1146 / annurev.micro.091208.073413. PMC  3525469. PMID  20825345.
  11. ^ A b Roier, Sandro; Zingl, Franz G .; Cakar, Fatih; Durakovic, Sanel; Kohl, Paul; Eichmann, Thomas O .; Klug, Lisa; Gadermaier, Bernhard; Weinzerl, Katharina; Prassl, Ruth; Lass, Achim (2016-01-25). „Nový mechanismus pro biogenezi vezikul vnější membrány v gramnegativních bakteriích“. Příroda komunikace. 7 (1): 10515. Bibcode:2016NatCo ... 710515R. doi:10.1038 / ncomms10515. ISSN  2041-1723. PMC  4737802. PMID  26806181.
  12. ^ Gerritzen, Matthias J. H .; Martens, Dirk E .; Uittenbogaard, Joost P .; Wijffels, René H .; Stork, Michiel (2019-03-18). „Vyčerpání síranů spouští nadprodukci fosfolipidů a uvolňování vezikul vnější membrány Neisseria meningitidis.“. Vědecké zprávy. 9 (1): 4716. Bibcode:2019NatSR ... 9.4716G. doi:10.1038 / s41598-019-41233-x. ISSN  2045-2322. PMC  6423031. PMID  30886228.
  13. ^ YashRoy R C (2003) Eukaryotická buněčná intoxikace gramnegativními organismy: Nový bakteriální outermembránově vázaný nanovesikulární model pro sekreční systém typu III. Toxicology International, sv. 10 (č. 1), 1-9.Odkaz