4 Pili
Pili to nitkowate struktury zewnątrzkomórkowe, które umożliwiają bakteriom przyleganie do powierzchni biotycznych i abiotycznych. Na powierzchni komórek Aeromonas spp. Zidentyfikowano różne pilusy. z wczesnymi badaniami opisującymi początkowo dwa odrębne typy pilusów ze względu na ich różnice strukturalne: krótko-sztywne (S / R) i długo-faliste (L / W) pili (Carrello, Silburn, Budden, & Chang, 1988; Ho, Mietzner, Smith, & Schoolnik, 1990). Doniesiono, że szczepy Aeromonas zebrane z próbek środowiskowych wykazują preferencyjnie dużą liczbę pilusów S / R, podczas gdy izolaty z próbek klinicznych z większym prawdopodobieństwem wytwarzają małe liczby pilusów L / W (Carrello i wsp., 1988); proponowanie L / W pili do udziału w zjadliwości. W bakteriach Gram-ujemnych istnieją cztery główne grupy pilusów bakteryjnych: pilusy zebrane „szlakiem opiekuńczo-woźnym”, pilusy typu IV, pilusy zebrane drogą zarodkowania zewnątrzkomórkowego i pilusy złożone przez „alternatywny szlak woźny opiekuna”. Aeromonas spp. stwierdzono, że wyrażają pilusy typu I złożone przez „ścieżkę opiekuna-woźnicy” i pilusy typu IV. Badania ultrostrukturalne przeprowadzone przez Ho i wsp. (1990) na pilusie S / R A. hydrophila AH26 wykazali, że pilin (główna powtarzająca się jednostka pilusa) wykazuje homologię z typem I i pilusem Pap (pilus związany z odmiedniczkowym zapaleniem nerek) z E. coli (Ho et al., 1990) i należą do grupy pilusów zgromadzonych na ścieżce opiekuna-woźnego. Pilusy typu I z mezofilnych gatunków Aeromonas są związane z autoaglutynacją komórek, ale nie z patogennością. Badania adherencji przeprowadzone przez Honma i Nakasone (1990) wykazały, że chociaż ich szczep A. hydrophila (Ae6) był silnie przylegający do jelit króliczych i ludzkich, przeciwciała skierowane przeciwko pilusom S / R nie blokowały przylegania do komórek i odcięły pilusy S / R nie miał również powinowactwa do komórek gospodarza. Geny kodujące pilusy typu I zostały obecnie zlokalizowane w genomach wielu gatunków Aeromonas, w tym niektórych gatunków mezofilnych i psychrofilnego aeromonad, A. salmonicida subsp salmonicida (Reith i in., 2008; Seshadri i in., 2006). W przeciwieństwie do mezofilnych aeromonad, pilus typu I A. salmonicida wydaje się odgrywać rolę w kolonizacji łososia atlantyckiego. Badania mutacyjne przeprowadzone przez Dacanay i wsp. (2010) wykazały, że A. salmonicida pozbawiony operonu pilusa typu I ma zmniejszoną zdolność przylegania do przewodu pokarmowego łososia atlantyckiego. Jednak po przylgnięciu zdolność mutanta do inwazji żywiciela była porównywalna z typem dzikim, co sugeruje, że pili typu I bierze udział tylko w początkowych etapach kolonizacji (Dacanay i in., 2010).
Znaczne ilości prac prowadzonych nad adhezją aeromonadową koncentrowało się na pili L / W. Badania adherencji różnych szczepów mezofilnych w latach 90-tych XX wieku podkreśliły znaczenie tych przydatków w kolonizacji tkanek żywiciela. Wykazano, że mechaniczne usunięcie L / W pilusów z powierzchni komórki bakteryjnej lub wstępne traktowanie komórek bakteryjnych przeciwciałem anty-pilinowym blokuje przyleganie bakterii do różnych linii komórek zwierzęcych i ludzkich (Barnett & Kirov, 1999; Hokama, Honma, & Nakasone, 1990; Honma & Nakasone, 1990; Iwanaga & Hokama, 1992; Kirov, Hayward, & Nerrie, 1995; Nakasone, Iwanaga, Yamashiro, Nakashima, & Albert, 1996). Piliny L / W na ogół mają masę cząsteczkową między 19 a 23 kDa i są zróżnicowane antygenowo, a tylko N-końcowa sekwencja aminokwasów wykazuje homologię do pilinów typu IV (Kirov & Sanderson, 1996). Niektóre pilusy typu IV są zdolne do tworzenia sieci lub wiązek włókienkowych (Kirov, Hayward i in., 1995) i to w szczególności te pilusy tworzące wiązki (Bfp) są uważane za główne czynniki kolonizacji mezofilnych Aeromonas spp. Pierwszy Bfp wyizolowany z gatunku Aeromonas pochodzi z A. veronii biovar sobria (szczep BC88) (Kirov & Sanderson, 1996). N-końcowa sekwencja głównego piliny z tego Bfp wykazała homologię sekwencji z piliną typu IV wrażliwą na mannozę hemaglutyninę (MSHA) z Vibrio cholerae (Kirov & Sanderson, 1996), która należy do „klasycznej” rodziny pilinów typu IVa w porównaniu z rodziną typu IVb, do której zwykle należą Bfp. A. veronii bv. Pilus sobria tworzący wiązki został następnie wykazany metodami genetycznymi jako członek rodziny pilusów MSHA (Hadi et al., 2012). Ekspresja pilusa MSHA w tych badaniach wydawała się być regulowana środowiskowo, ponieważ A. veronii biovar sobria wykazywała zwiększoną ekspresję w temperaturze 22 ° C w płynnej kulturze, w porównaniu do 37 ° C na podłożu stałym (Kirov & Sanderson, 1996). Wyniki te zgadzały się również z wcześniejszymi badaniami Kirov, Hayward i wsp.(1995), gdzie A. veronii bv. Izolaty sobria wykazywały optymalną ekspresję struktur nitkowatych w 22 ° C, z kilkoma szczepami środowiskowymi wykazującymi optymalną ekspresję w 7 ° C. Dalsze badania pilusów typu IV występujących na A. veronii bv. sobria zaowocowało odkryciem nowego systemu pilusa IV typu, pilusa Tap, który okazał się znacznie różnić od Bfp (Kirov & Sanderson, 1996). Wkrótce po jego wstępnym wykryciu u A. veronii bv. sobria, geny biogenezy Tap pili zidentyfikowano u A. hydrophila (Ah65) (tapABCD) i stwierdzono, że mają one wspólną homologię z genami pilusa typu IV u P. aeruginosa (pilABCD); geny z A. hydrophila były zdolne do komplementacji odpowiednich mutacji w P. aeruginosa (Pepe, Eklund, & Strom, 1996). Chociaż Tap pili są obecne we wszystkich szczepach Aeromonas, których genomy zostały do tej pory zsekwencjonowane, niewiele wiadomo o ich funkcji. Delecja genu piliny Tap (tapA), a tym samym delecja filamentu Tap pilus, nie miała wpływu na zdolność kliniczną A. veronii bv. sobria, aby przylegały do komórek HEp-2, przylegały do ludzkich komórek jelitowych lub kolonizowały model młodej myszy; podobne wyniki odnotowano również w przypadku izolatu ryb A. hydrophila (Kirov, Barnett, Pepe, Strom, & Albert, 2000). Pilus Tap przyczynia się do patogeniczności psychrofilnych aeromonad A. salmonicida subsp. salmonicida, jednak w przypadku zakażenia łososia atlantyckiego; chociaż nie jest to niezbędne dla zjadliwości, ponieważ mutanty tapA zachowują znaczną część swojej zdolności do kolonizacji żywiciela (Boyd i in., 2008). Analiza ekspresji genów u A. salmonicida wykazała, że pilus Tap podlega konstytutywnej ekspresji i razem z tapABCD system pilus Tap jest również kodowany na kolejnych 18 genach rozproszonych po genomie (Boyd i wsp., 2008), podobnie do typu IV pili geny Pseudomonas i Neisseria spp. (Mattick, 2002). Chociaż rola pilusa Tap wciąż nie została wyjaśniona, jego biogeneza ma silny wpływ na zjadliwość na inne sposoby. TapD, peptydaza prepiliny (Pepe i wsp., 1996) jest wymagana nie tylko do przetwarzania prepilin (z wielu systemów pilusa), zanim zostaną one włączone do filamentu pilusa, ale także do przetwarzania pseudopilin T2SS, które są niezbędne do wydzielania wielu czynników wirulencji, takich jak proteazy, hemolizyna i DNaza (Hadi i in., 2012; Kirov i in., 2000).
Wraz z MSHA i Tap pilus, trzeci pilus typu IV, należący do klasy typu IVb, został również zidentyfikowany w A. salmonicida subsp. salmonicida, nazwany pilusem Flp ze względu na jego homologię z systemem Flp Actinobacillus actinomycetemcomitans (Boyd i wsp., 2008). U A. salmonicida geny tego pilusa są zlokalizowane w pojedynczym operonie (flpA-L), a jego ekspresja jest regulowana przez żelazo, z podwyższeniem poziomu genów w warunkach niskiego poziomu żelaza (Boyd i in., 2008). Niewiele wiadomo na temat roli Flp pilus w Aeromonas i pomimo tego, że jest systemem regulowanym, nie wydaje się być zaangażowany w wirulencję A. salmonicida, ponieważ szczepy z niedoborem flp w pełni zachowały zdolność do kolonizacji i zakażania łososia atlantyckiego (Boyd et al. ., 2008). Stwierdzono, że pilus Flp jest szeroko rozpowszechniony wśród bakterii i przyczynia się do tworzenia biofilmu i autoaglutynacji (Kachlany i in., 2000; Planet, Kachlany, Fine, DeSalle, & Figurski, 2003) ; w związku z tym może mieć większe znaczenie w interakcjach między bakteriami i bakteriami niż w interakcjach z komórkami gospodarza.
W związku z tym w aeromonadach opisano trzy różne układy pilusów typu IV, przy czym większość gatunków posiada co najmniej dwa z nich. W przypadku mezofilnych aeromonad, wczesne badania adherencji w latach 90. sugerowały, że pilus tworzący wiązki MSHA jest głównym wyrostkiem nitkowatym odpowiedzialnym za przyleganie do tkanek i kolonizację, jednak dopiero niedawno zostało to zdeterminowane genetycznie przez Hadiego i wsp. (2012). Wyizolowano 22 kb locus Bfp MSHA i scharakteryzowano z A. veronii bv. sobria, która składała się z 17 genów ułożonych w dwa operony, z których cztery kodowały prepiliny (jedną większą i trzy mniejsze) podjednostki filamentu pilusa (Hadi i in., 2012). Stwierdzono, że wszystkie cztery prepiliny są niezbędne do biogenezy pilusa, a indywidualne mutacje w każdym genie prepiliny zmniejszają przyleganie bakterii do komórek HEp-2 o 90% (Hadi i wsp., 2012). Zbadano również zdolność mutantów do tworzenia biofilmów i wykazano, że geny pilusa MSHA z A. veronii bv. sobria są niezbędne do tworzenia biofilmu. Badania te potwierdziły, że pilus MSHA jest głównym systemem przylegania u A. veronii bv. sobria i może to mieć również miejsce w przypadku innych mezofilnych gatunków Aeromonas. Chociaż operon pilusowy MSHA jest obecny w A. salmonicida, w operonie występuje delecja ośmiu genów, w tym genu kodującego pilin główny (Boyd i in., 2008). Pilus MSHA w A.Dlatego nie oczekuje się, że salmonicida ulegnie ekspresji, a zatem wydaje się, że wspomaga jedynie zjadliwość mezofilnych aeromonad.