4 Pili
Pili jsou vláknité extracelulární struktury, které umožňují bakteriím přilnout k biotickým a abiotickým povrchům. Na buněčném povrchu Aeromonas spp. s ranými studiemi původně popisujícími dva odlišné typy pili kvůli jejich strukturálním rozdílům: krátce tuhé (S / R) a dlouho zvlněné (L / W) pili (Carrello, Silburn, Budden, & Chang, 1988; Ho, Mietzner, Smith, & Schoolnik, 1990). Bylo hlášeno, že kmeny Aeromonas odebrané ze vzorků prostředí přednostně vykazují velké množství S / R pili, zatímco u izolátů z klinických vzorků byla větší pravděpodobnost, že produkují malé množství L / W pili (Carrello et al., 1988); navrhující zapojení L / W pili do virulence. U gramnegativních bakterií existují čtyři hlavní skupiny bakteriálních pili: pili sestavené „chaperon-usherovou cestou“, pili typu IV, pili sestavené pomocí extracelulární nukleační dráhy a pili sestavené „alternativní chaperone-usherovou cestou“. Aeromonas spp. Bylo zjištěno, že exprimují pili typu I sestavené pomocí „chaperone-usher pathway“ a pili typu IV. Ultrastrukturní studie provedené Ho et al. (1990) na S / R pilusu A. hydrophila AH26 odhalil, že pilin (hlavní opakující se jednotka pilusu) má homologii s pili typu I a Pap (pili související s pyelonefritidou) z E. coli (Ho et al., 1990) a patří do skupiny pili sestavené cestou chaperone-usher. Pili typu I z mezofilních druhů Aeromonas byly spojovány s autoaglutinací buněk, ale nikoli s patogenitou. Studie adherence od Honmy a Nakasone (1990) ukázaly, že ačkoli jejich kmen A. hydrophila (Ae6) byl vysoce adherentní na králičí a lidská střeva, protilátky vytvořené na S / R pili neblokovaly adherenci k buňkám a odstřižily S / R pili také neměl žádnou afinitu k hostitelským buňkám. Geny kódující pili typu I se nyní nacházejí v genomech řady druhů Aeromonas, včetně některých mezofilních druhů a psychrofilních aeromonad, A. salmonicida subsp salmonicida (Reith et al., 2008; Seshadri et al., 2006). Na rozdíl od mezofilních aeromonád se zdá, že pilus typu I. A. salmonicida hraje roli při kolonizaci lososa atlantického. Mutační studie provedené Dacanayem a spolupracovníky (2010) prokázaly, že A. salmonicida postrádající operus pilus typu I má sníženou schopnost adherovat na gastrointestinální trakt lososa atlantického. Jakmile však byla dodržena, mutantní schopnost napadnout hostitele byla srovnatelná s divokým typem, což naznačuje, že pili typu I by měly být zapojeny pouze v počátečních fázích kolonizace (Dacanay et al., 2010).
Značná množství prací prováděných na adhezi aeromonád se soustředilo na L / W pili. Studie adherence s různými mezofilními kmeny v 90. letech zdůraznily význam těchto přídavků při kolonizaci hostitelských tkání. Ukázalo se, že mechanické odstranění L / W pili z povrchu bakteriálních buněk nebo předběžné ošetření bakteriálních buněk anti-pilinovou protilátkou blokuje bakteriální adherenci k řadě zvířecích a lidských buněčných linií (Barnett & Kirov, 1999; Hokama, Honma, & Nakasone, 1990; Honma & Nakasone, 1990; Iwanaga & Hokama, 1992; Kirov, Hayward, & Nerrie, 1995; Nakasone, Iwanaga, Yamashiro, Nakashima, &
Sanderson, 1996). Některé pili typu IV jsou schopné tvořit vláknité sítě nebo svazky (Kirov, Hayward a kol., 1995), a právě tyto svazky tvořící svazky (Bfp) jsou považovány za hlavní kolonizační faktory u mezofilních Aeromonas spp. První Bfp izolovaný z druhu Aeromonas byl z A. veronii biovar sobria (kmen BC88) (Kirov & Sanderson, 1996). N-terminální sekvence hlavního pilinu z tohoto Bfp vykazovala sekvenční homologii s manosově senzitivním hemaglutininem (MSHA) typu IV pilinu od Vibrio cholerae (Kirov & Sanderson, 1996), který patří do „klasické“ rodiny pilin typu IVa ve srovnání s rodinou typu IVb, do které Bfp obvykle patří. A. veronii bv. Pilus vytvářející svazek sobria byl následně genetickými prostředky prokázán jako člen rodiny pilusů MSHA (Hadi et al., 2012). Exprese MSHA pilus v těchto studiích se zdála být environmentálně regulovaná, protože biovar sobria A. veronii vykazovala zvýšenou expresi při pěstování při 22 ° C v kapalné kultuře ve srovnání s 37 ° C na pevném médiu (Kirov &
Sanderson, 1996). Krátce po počáteční detekci u A. veronii bv. geny pro biogenezi Tap pili byly identifikovány v A. hydrophila (Ah65) (tapABCD) a bylo zjištěno, že sdílejí homologii s geny pilusu typu IV v P. aeruginosa (pilABCD); geny z A. hydrophila byly schopny komplementovat odpovídající mutace v P. aeruginosa (Pepe, Eklund, & Strom, 1996). Přestože jsou Tap pili přítomny ve všech kmenech Aeromonas, jejichž genomy byly dosud sekvenovány, o jejich funkci je známo jen velmi málo. Delece genu Tap pilin (tapA), a proto delece vlákna Tap pilus, neměla žádný vliv na schopnost klinické A. veronii bv. izoláty sobria pro adherenci k buňkám HEp-2, adherenci k lidským intestinálním buňkám nebo kolonizaci modelu mladých myší; podobné nálezy byly hlášeny také u rybího izolátu A. hydrophila (Kirov, Barnett, Pepe, Strom, & Albert, 2000). Tap pilus přispívá k patogenitě psychrofilního aeromonadu A. salmonicida subsp. salmonicida, nicméně, když infikovat lososa; ačkoli to není nezbytné pro virulenci, protože tapA mutanti si zachovávají velkou část své schopnosti kolonizovat hostitele (Boyd et al., 2008). Analýza genové exprese u A. salmonicida prokázala, že Tap pilus je konstitutivně exprimován a společně s tapABCD je systém Tap pilus kódován také na dalších 18 genech rozptýlených po genomu (Boyd et al., 2008), podobně jako u typu IV geny pili Pseudomonas a Neisseria spp. (Mattick, 2002). I když roli Tap pilus zbývá objasnit, jeho biogeneze má jiné důsledky pro virulenci. TapD, prepilinová peptidáza (Pepe et al., 1996) není nutná pouze pro zpracování prepilinů (z více pilusových systémů) před jejich začleněním do pilusového vlákna, ale také pro zpracování pseudopilinů T2SS, které jsou nezbytné pro sekreci mnoha faktorů virulence, jako jsou proteázy, hemolyzin a DNáza (Hadi et al., 2012; Kirov et al., 2000).
Spolu s MSHA a Tap pilus třetí pilus typu IV, patřící do třídy typu IVb, byl také identifikován u A. salmonicida subsp. salmonicida, pojmenovaný Flp pilus díky své homologii se systémem Flp Actinobacillus actinomycetemcomitans (Boyd et al., 2008). U A. salmonicida jsou geny pro tento pilus lokalizovány v jediném operonu (flpA-L) a jeho exprese je regulována železem, přičemž upregulace genů probíhá za podmínek s nízkým obsahem železa (Boyd et al., 2008). O roli Flp pilus v Aeromonas je známo jen velmi málo, a přestože se nejedná o regulovaný systém, nezdá se, že by byl zapojen do virulence A. salmonicida, protože kmeny s nedostatkem flp si plně zachovaly svou schopnost kolonizovat a infikovat lososa obecného (Boyd et al.) ., 2008). Bylo zjištěno, že Flp pilus je rozšířený mezi bakteriemi a přispívá k tvorbě biofilmu a autoaglutinaci (Kachlany et al., 2000; Planet, Kachlany, Fine, DeSalle, & Figurski, 2003) ; může proto být důležitější v interakcích bakterie-bakterie než v interakci hostitelské buňky.
Proto byly v aeromonádách popsány tři odlišné systémy typu pili typu IV, přičemž většina druhů vlastní alespoň dva z nich. Studie časné adherence u mezofilních aeromonád v 90. letech naznačují, že pilus tvořící svazek MSHA je hlavním vláknitým přídavkem odpovědným za adherenci a kolonizaci tkání, avšak až nedávno to geneticky určili Hadi a kol. (2012). Bylo izolováno 22 kb Bfp MSHA lokusu a charakterizováno z A. veronii bv. Bylo zjištěno, že sobria sestává ze 17 genů uspořádaných do dvou operonů, z nichž čtyři kódují prepiliny (jeden hlavní a tři menší) podjednotky pilusového vlákna (Hadi et al., 2012). Byl vyvozen závěr, že všechny čtyři prepiliny jsou nezbytné pro biogenezi pilusu, přičemž jednotlivé mutace v každém prepilinovém genu snižují adherenci bakterií k buňkám HEp-2 o 90% (Hadi et al., 2012). Byla také testována schopnost mutantů tvořit biofilmy a bylo prokázáno, že geny MSHA pilus z A. veronii bv. sobria jsou nezbytné pro tvorbu biofilmu. Tyto studie potvrdily, že MSHA pilus je hlavním adherenčním systémem u A. veronii bv. sobria a to by mohlo platit i pro jiné mezofilní druhy Aeromonas. Přestože je operon MSHA pilus přítomen v A. salmonicida, v operonu je delece osmi genů, včetně genu kódujícího hlavní pilin (Boyd et al., 2008). MSHA pilus v A.Salmonicida se proto neočekává, že bude exprimována, a tak se zdá, že pomáhá pouze virulenci mezofilních aeromonád.