4 Pili
Pili sind filamentöse, extrazelluläre Strukturen, die es Bakterien ermöglichen, an biotischen und abiotischen Oberflächen zu haften. Auf der Zelloberfläche von Aeromonas spp. Wurden verschiedene Pili identifiziert. In frühen Studien wurden zunächst zwei unterschiedliche Pili-Typen aufgrund ihrer strukturellen Unterschiede beschrieben: kurz starre (S / R) und langwellige (L / W) Pili (Carrello, Silburn, Budden, & Chang, 1988; Ho, Mietzner, Smith, & Schoolnik, 1990). Es wurde berichtet, dass aus Umweltproben entnommene Aeromonas-Stämme bevorzugt eine große Anzahl von S / R-Pili aufweisen, während Isolate aus klinischen Proben eher eine geringe Anzahl von L / W-Pili produzieren (Carrello et al., 1988); Vorschlag, L / W-Pili an der Virulenz zu beteiligen. Bei gramnegativen Bakterien gibt es vier Hauptgruppen von bakteriellen Pili: Pili, die über den „Chaperon-Usher-Weg“ zusammengesetzt wurden, Pili vom Typ IV, Pili, die über den extrazellulären Keimbildungsweg zusammengesetzt wurden, und Pili, die über den „alternativen Chaperon-Usher-Weg“ zusammengesetzt wurden. Aeromonas spp. Es wurde festgestellt, dass es Pili vom Typ I ausdrückt, die über den „Chaperone-Usher-Pfad“ und Pili vom Typ IV zusammengesetzt wurden. Ultrastrukturelle Studien von Ho et al. (1990) am S / R-Pilus von A. hydrophila AH26 zeigten, dass das Pilin (Hauptwiederholungseinheit des Pilus) eine Homologie mit Pili vom Typ I und Pap (Pyelonephritis-assoziierte Pili) von E. coli aufweist (Ho et al., 1990) und gehören zu der Gruppe von Pili, die auf dem Chaperon-Usher-Weg zusammengestellt wurden. Pili vom Typ I aus mesophilen Aeromonas-Arten wurden mit der Autoagglutination von Zellen in Verbindung gebracht, jedoch nicht mit der Pathogenität. Adhärenzstudien von Honma und Nakasone (1990) zeigten, dass, obwohl ihr A. hydrophila-Stamm (Ae6) stark an Kaninchen- und Humandärmen haftete, Antikörper, die gegen die S / R-Pili gerichtet waren, die Adhäsion an Zellen nicht blockierten und S / R-Pili abscherten hatte auch keine Affinität zu Wirtszellen. Die Gene, die für Pili vom Typ I kodieren, wurden nun in den Genomen einer Reihe von Aeromonas-Arten lokalisiert, einschließlich einiger mesophiler Arten und der psychrophilen Aeromonade A. salmonicida subsp salmonicida (Reith et al., 2008; Seshadri et al., 2006). Im Gegensatz zu mesophilen Aeromonaden scheint der Pilus Typ I von A. salmonicida eine Rolle bei der Besiedlung des Atlantischen Lachses zu spielen. Von Dacanay und Mitarbeitern (2010) durchgeführte Mutationsstudien zeigten, dass A. salmonicida, dem das Pilusoperon Typ I fehlt, weniger in der Lage ist, am Magen-Darm-Trakt des Atlantischen Lachses zu haften. Nach dem Anhaften war die Fähigkeit der Mutanten, in den Wirt einzudringen, jedoch mit dem Wildtyp vergleichbar, was darauf hindeutet, dass Pili vom Typ I nur in den Anfangsstadien der Kolonisierung beteiligt sind (Dacanay et al., 2010).
Beträchtliche Mengen Die Arbeiten zur Aeromonadenadhäsion haben sich auf die L / W-Pili konzentriert. Adhärenzstudien mit einer Vielzahl von mesophilen Stämmen in den 1990er Jahren haben die Bedeutung dieser Anhänge für die Besiedlung von Wirtsgeweben hervorgehoben. Es wurde gezeigt, dass die mechanische Entfernung von L / W-Pili von der Bakterienzelloberfläche oder die Vorbehandlung von Bakterienzellen mit einem Anti-Pilin-Antikörper die bakterielle Adhäsion an eine Vielzahl von tierischen und menschlichen Zelllinien blockiert (Barnett iv id = „54bd5c85be“ “ Kirov, 1999; Hokama, Honma, & Nakasone, 1990; Honma & Nakasone, 1990; Iwanaga & Hokama, 1992; Kirov, Hayward, & Nerrie, 1995; Nakasone, Iwanaga, Yamashiro, Nakashima, & Sanderson, 1996). Einige Pili vom Typ IV können filamentöse Netzwerke oder Bündel bilden (Kirov, Hayward et al., 1995), und insbesondere diese bündelbildenden Pili (Bfp) gelten als Hauptbesiedlungsfaktoren bei mesophilen Aeromonas spp. Das erste aus einer Aeromonas-Art isolierte Bfp stammte aus A. veronii biovar sobria (Stamm BC88) (Kirov & Sanderson, 1996). Die N-terminale Sequenz des Hauptpilins aus diesem Bfp zeigte eine Sequenzhomologie mit dem Mannose-sensitiven Hämagglutinin (MSHA) Typ IV-Pilin aus Vibrio cholerae (Kirov & Sanderson, 1996), das dazu gehört zur „klassischen“ Pilinfamilie vom Typ IVa im Vergleich zur Familie vom Typ IVb, zu der Bfp normalerweise gehört. Die A. veronii bv. Anschließend wurde genetisch gezeigt, dass ein Pilus, der ein Soba-Bündel bildet, ein Mitglied der MSHA-Pilusfamilie ist (Hadi et al., 2012). Die Expression des MSHA-Pilus in diesen Studien schien umweltreguliert zu sein, da A. veronii-Biovar-Sobria eine erhöhte Expression zeigte, wenn sie bei 22 ° C in Flüssigkultur gezüchtet wurde, verglichen mit 37 ° C auf festen Medien (Kirov & Sanderson, 1996). Kurz nach seiner ersten Entdeckung in A. veronii bv. Sobria, Tap-Pili-Biogenese-Gene wurden in A. hydrophila (Ah65) (tapABCD) identifiziert und es wurde festgestellt, dass sie Homologie mit Pilus-Genen vom Typ IV in P. aeruginosa (pilABCD) teilen; Die Gene von A. hydrophila konnten entsprechende Mutationen in P. aeruginosa ergänzen (Pepe, Eklund, & Strom, 1996). Obwohl Tap-Pili in allen Aeromonas-Stämmen vorhanden sind, deren Genome bisher sequenziert wurden, ist nur sehr wenig über ihre Funktion bekannt. Die Deletion des Tap-Pilin-Gens (tapA) und damit die Deletion des Tap-Pilus-Filaments hatte keinen Einfluss auf die Fähigkeit von klinischem A. veronii bv. Sobia-Isolate, um an HEp-2-Zellen zu haften, an menschlichen Darmzellen zu haften oder ein junges Mausmodell zu kolonisieren; Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit einem Fischisolat von A. hydrophila berichtet (Kirov, Barnett, Pepe, Strom, & Albert, 2000). Der Tap-Pilus trägt zur Pathogenität der psychrophilen Aeromonade A. salmonicida subsp. Salmonicida jedoch bei der Infektion von Atlantischem Lachs; obwohl es für die Virulenz nicht wesentlich ist, da tapA-Mutanten einen Großteil ihrer Fähigkeit behalten, den Wirt zu kolonisieren (Boyd et al., 2008). Die Genexpressionsanalyse in A. salmonicida hat gezeigt, dass der Tap-Pilus konstitutiv exprimiert wird, und zusammen mit tapABCD wird das Tap-Pilus-System auch auf weiteren 18 im Genom verstreuten Genen codiert (Boyd et al., 2008), ähnlich dem Typ IV Pili-Gene von Pseudomonas und Neisseria spp. (Mattick, 2002). Während die Rolle des Tap-Pilus noch geklärt werden muss, hat seine Biogenese auf andere Weise starke Auswirkungen auf die Virulenz. TapD, eine Prepilinpeptidase (Pepe et al., 1996), wird nicht nur für die Verarbeitung der Prepiline (aus mehreren Pilussystemen) benötigt, bevor sie in das Pilusfilament eingebaut werden, sondern auch für die Verarbeitung der Pseudopiline des T2SS sind für die Sekretion vieler Virulenzfaktoren wie Proteasen, Hämolysin und DNase essentiell (Hadi et al., 2012; Kirov et al., 2000).
Zusammen mit MSHA und Tap Pilus ein dritter Pilus vom Typ IV, der zur Klasse vom Typ IVb gehört, wurde auch in der A. salmonicida subsp. Salmonicida, aufgrund seiner Homologie mit dem Flp-System von Actinobacillus actinomycetemcomitans als Flp-Pilus bezeichnet (Boyd et al., 2008). Bei A. salmonicida befinden sich die Gene für diesen Pilus in einem einzelnen Operon (flpA-L) und seine Expression ist eisenreguliert, wobei eine Hochregulation der Gene unter eisenarmen Bedingungen auftritt (Boyd et al., 2008). Über die Rolle des Flp-Pilus bei Aeromonas ist nur sehr wenig bekannt, und obwohl es sich um ein reguliertes System handelt, scheint es nicht an der Virulenz von A. salmonicida beteiligt zu sein, da Stämme mit flp-Mangel ihre Fähigkeit zur Besiedlung und Infektion von Atlantischem Lachs vollständig beibehalten haben (Boyd et al ., 2008). Es wurde festgestellt, dass der Flp-Pilus unter Bakterien weit verbreitet ist und zur Bildung und Autoagglutination von Biofilmen beiträgt (Kachlany et al., 2000; Planet, Kachlany, Fine, DeSalle, & Figurski, 2003). ;; Es kann daher bei Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Bakterien wichtiger sein als bei Wechselwirkungen zwischen Wirtszellen.
Daher wurden in Aeromonaden drei verschiedene Pili-Systeme vom Typ IV beschrieben, von denen die meisten Arten mindestens zwei davon besitzen. Für mesophile Aeromonaden deuteten frühe Adhärenzstudien in den 1990er Jahren darauf hin, dass der bündelbildende Pilus des MSHA der wichtigste filamentöse Anhang ist, der für die Adhäsion und Kolonisierung des Gewebes verantwortlich ist. Dies wurde jedoch erst kürzlich von Hadi et al. (2012). Ein 22 kb Bfp MSHA-Locus wurde isoliert und aus A. veronii bv charakterisiert. Sobria, bei der festgestellt wurde, dass sie aus 17 Genen besteht, die in zwei Operons angeordnet sind, von denen vier Prepiline (ein Haupt- und drei Neben) der Untereinheiten des Pilusfilaments codierten (Hadi et al., 2012). Es wurde gefolgert, dass alle vier Prepiline für die Pilusbiogenese essentiell sind, wobei einzelne Mutationen in jedem Prepilin-Gen die bakterielle Adhäsion an HEp-2-Zellen um 90% reduzieren (Hadi et al., 2012). Die Fähigkeit der Mutanten zur Bildung von Biofilmen wurde ebenfalls untersucht und gezeigt, dass die MSHA-Pilus-Gene von A. veronii bv. Sobria sind essentiell für die Biofilmbildung. Diese Studien bestätigten, dass der MSHA-Pilus das Hauptadhäsionssystem in A. veronii bv ist. Sobria und dies könnte auch bei anderen mesophilen Aeromonas-Arten der Fall sein. Obwohl das MSHA-Pilus-Operon in A. salmonicida vorhanden ist, gibt es eine Deletion von acht Genen innerhalb des Operons, einschließlich des Gens, das das Hauptpilin codiert (Boyd et al., 2008). Der MSHA-Pilus in A.Es wird daher nicht erwartet, dass Salmonicida exprimiert wird, und es scheint daher nur die Virulenz mesophiler Aeromonaden zu unterstützen