4 Pili
Pili são estruturas extracelulares filamentosas que permitem que bactérias adiram a superfícies bióticas e abióticas. Uma variedade de pili foi identificada na superfície celular de Aeromonas spp. com estudos iniciais descrevendo inicialmente dois tipos distintos de pili devido às suas diferenças estruturais: pili curto-rígido (S / R) e longo-ondulado (L / W) (Carrello, Silburn, Budden, & Chang, 1988; Ho, Mietzner, Smith, & Schoolnik, 1990). Foi relatado que as cepas de Aeromonas coletadas de amostras ambientais exibiam preferencialmente um grande número de pili S / R, enquanto que os isolados de amostras clínicas tinham maior probabilidade de produzir pequenos números de pili L / W (Carrello et al., 1988); propondo que pili L / W esteja envolvido na virulência. Em bactérias Gram negativas, existem quatro grupos principais de pili bacterianos: pili montados pela “via acompanhante-guia”, pili tipo IV, pili montados pela via de nucleação extracelular e pili montados pela “via alternativa acompanhante-guia”. Aeromonas spp. foram encontrados para expressar pili tipo I montados pela “via do acompanhante-guia” e pili tipo IV. Estudos ultra-estruturais realizados por Ho et al. (1990) no pilus S / R de A. hydrophila AH26 revelou que o pilin (unidade de repetição principal do pilus) tem homologia com pili tipo I e Pap (pili associado à pielonefrite) de E. coli (Ho et al., 1990), e pertencem ao grupo de pili reunido pelo caminho do acompanhante-guia. Os pili do tipo I de espécies de Aeromonas mesofílicas têm sido associados à autoaglutinação de células, mas não à patogenicidade. Estudos de adesão de Honma e Nakasone (1990) mostraram que, embora sua cepa A. hydrophila (Ae6) fosse altamente aderente aos intestinos de coelho e humano, os anticorpos criados para os pili S / R não bloquearam a adesão às células e eliminaram os pili S / R também não teve afinidade com as células hospedeiras. Os genes que codificam os pili do tipo I foram agora localizados nos genomas de uma série de espécies de Aeromonas, incluindo algumas espécies mesófilas e o aeromonad psicrófilo, A. salmonicida subsp salmonicida (Reith et al., 2008; Seshadri et al., 2006). Ao contrário das aeromonas mesófilas, o pilus tipo I de A. salmonicida parece ter um papel na colonização do salmão do Atlântico. Estudos mutacionais realizados por Dacanay e colaboradores (2010) demonstraram que A. salmonicida sem o operon pilus tipo I tem uma capacidade reduzida de aderir ao trato gastrointestinal do salmão do Atlântico. No entanto, uma vez aderido, a capacidade mutante de invadir o hospedeiro era comparável ao tipo selvagem, sugerindo que os pili tipo I estejam envolvidos apenas nos estágios iniciais de colonização (Dacanay et al., 2010).
Quantidades consideráveis dos trabalhos realizados na adesão aeromonad concentraram-se nos pili L / W. Estudos de adesão com uma variedade de cepas mesofílicas na década de 1990 destacaram a importância desses apêndices na colonização dos tecidos do hospedeiro. A remoção mecânica de pili L / W da superfície da célula bacteriana, ou pré-tratamento de células bacterianas com um anticorpo anti-pilina, mostrou bloquear a aderência bacteriana a uma variedade de linhas de células animais e humanas (Barnett & Kirov, 1999; Hokama, Honma, & Nakasone, 1990; Honma & Nakasone, 1990; Iwanaga & Hokama, 1992; Kirov, Hayward, & Nerrie, 1995; Nakasone, Iwanaga, Yamashiro, Nakashima, & Albert, 1996). As pilinas L / W geralmente têm um peso molecular entre 19 e 23 kDa e são antigenicamente diversas, com apenas a sequência de aminoácidos N-terminal mostrando homologia com as pilinas do tipo IV (Kirov & Sanderson, 1996). Alguns pili do tipo IV são capazes de formar redes filamentosas ou feixes (Kirov, Hayward, et al., 1995) e são esses pelos de formação de feixes (Bfp), em particular, que são considerados os principais fatores de colonização em Aeromonas spp. Mesofílicas. O primeiro Bfp isolado de uma espécie de Aeromonas foi de A. veronii biovar sobria (cepa BC88) (Kirov & Sanderson, 1996). A sequência N-terminal da pilin principal deste Bfp exibiu homologia de sequência com a hemaglutinina sensível a manose (MSHA) tipo IV pilin de Vibrio cholerae (Kirov & Sanderson, 1996), que pertence à família ‘clássica’ de pilins do tipo IVa em comparação com a família do tipo IVb à qual normalmente pertencem os Bfp. O A. veronii bv. Foi posteriormente demonstrado por meios genéticos que os pilus formadores de feixes de sobria são um membro da família MSHA pilus (Hadi et al., 2012). A expressão do pilus MSHA nesses estudos parecia ser regulada ambientalmente, pois A. veronii biovar sobria mostrou expressão aumentada quando cultivada a 22 ° C em cultura líquida, em comparação com 37 ° C em meio sólido (Kirov & Sanderson, 1996). Esses resultados também concordam com estudos anteriores de Kirov, Hayward, et al.(1995) onde A. veronii bv. isolados de sobria exibiram expressão ótima de estruturas filamentosas a 22 ° C, com algumas cepas ambientais mostrando expressão ótima a 7 ° C. Outras investigações do pili tipo IV presente em A. veronii bv. sobria resultou na descoberta de um novo sistema de pilus tipo IV, o Tap pilus, que diferiu significativamente do Bfp (Kirov & Sanderson, 1996). Logo após sua detecção inicial em A. veronii bv. sobria, genes de biogênese de Tap pili foram identificados em A. hydrophila (Ah65) (tapABCD) e encontrados para compartilhar homologia com genes de pilus tipo IV em P. aeruginosa (pilABCD); os genes de A. hydrophila foram capazes de complementar mutações correspondentes em P. aeruginosa (Pepe, Eklund, & Strom, 1996). Embora Tap pili estejam presentes em todas as cepas de Aeromonas cujos genomas foram sequenciados até agora, muito pouco se sabe sobre sua função. A deleção do gene Tap pilin (tapA) e, portanto, a deleção do filamento Tap pilus, não teve efeito sobre a capacidade clínica de A. veronii bv. sobria isola para aderir a células HEp-2, aderir a células intestinais humanas ou colonizar um modelo de camundongo jovem; descobertas semelhantes também foram relatadas com um isolado de peixe de A. hydrophila (Kirov, Barnett, Pepe, Strom, & Albert, 2000). O Tap pilus contribui para a patogenicidade do aeromonad psicrofílico A. salmonicida subsp. salmonicida, no entanto, ao infectar o salmão do Atlântico; embora não seja essencial para a virulência, já que os mutantes tapA retêm muito de sua capacidade de colonizar o hospedeiro (Boyd et al., 2008). A análise da expressão gênica em A. salmonicida demonstrou que o Tap pilus é expresso constitutivamente e, junto com o tapABCD, o sistema Tap pilus também é codificado em outros 18 genes espalhados pelo genoma (Boyd et al., 2008), semelhantes ao tipo IV genes de pili de Pseudomonas e Neisseria spp. (Mattick, 2002). Enquanto o papel do Tap pilus ainda precisa ser elucidado, sua biogênese tem fortes implicações na virulência de outras maneiras. TapD, uma prepilina peptidase (Pepe et al., 1996) não é apenas necessária para o processamento das prepilinas (de múltiplos sistemas de pilus) antes de serem incorporadas ao filamento do pilus, mas também para o processamento das pseudopilinas do T2SS, que são essenciais para a secreção de muitos fatores de virulência, como proteases, hemolisina e DNase (Hadi et al., 2012; Kirov et al., 2000).
Junto com o MSHA e Tap pilus, um terceiro Os pilus do tipo IV, pertencentes à classe do tipo IVb, também foram identificados em A. salmonicida subsp. salmonicida, denominada Flp pilus devido à sua homologia com o sistema Flp de Actinobacillus actinomycetemcomitans (Boyd et al., 2008). Em A. salmonicida, os genes para este pilus estão localizados em um único operon (flpA-L) e sua expressão é regulada pelo ferro, com a regulação positiva dos genes ocorrendo em condições de baixo teor de ferro (Boyd et al., 2008). Muito pouco se sabe sobre o papel do Flp pilus em Aeromonas e, apesar de ser um sistema regulado, não parece estar envolvido na virulência de A. salmonicida, pois as cepas deficientes em flp retiveram totalmente sua capacidade de colonizar e infectar o salmão do Atlântico (Boyd et al. ., 2008). O Flp pilus foi encontrado para ser difundido entre as bactérias e contribui para a formação de biofilme e autoaglutinação (Kachlany et al., 2000; Planet, Kachlany, Fine, DeSalle, & Figurski, 2003) ; portanto, pode ser mais importante nas interações bactéria-bactéria do que nas interações com células hospedeiras.
Portanto, três sistemas distintos de pili tipo IV foram descritos em aeromonas, com a maioria das espécies possuindo pelo menos dois deles. Para aeromonas mesofílicas, os primeiros estudos de adesão na década de 1990 sugeriram que o pilus formador de feixe de MSHA é o principal apêndice filamentoso responsável pela adesão e colonização do tecido, no entanto, apenas recentemente isso foi geneticamente determinado por Hadi et al. (2012). Um locus Bfp MSHA de 22 kb foi isolado e caracterizado a partir de A. veronii bv. sobria, que consistia em 17 genes arranjados em dois operons, quatro dos quais codificavam as prepilinas (um maior e três menores) as subunidades do filamento do pilus (Hadi et al., 2012). Concluiu-se que todas as quatro prepilinas são essenciais para a biogênese do pilus com mutações individuais em cada gene da prepilina, reduzindo a adesão bacteriana às células HEp-2 em 90% (Hadi et al., 2012). A capacidade dos mutantes de formar biofilmes também foi testada e demonstrou que os genes do pilus MSHA de A. veronii bv. sobria são essenciais para a formação de biofilme. Esses estudos confirmaram que o pilus MSHA é o principal sistema de aderência em A. veronii bv. sobria e este também pode ser o caso para outras espécies de Aeromonas mesófilas. Embora o operon pilus MSHA esteja presente em A. salmonicida, há uma deleção de oito genes dentro do operon, incluindo o gene que codifica o pilin principal (Boyd et al., 2008). O pilus MSHA em A.Portanto, não se espera que salmonicida seja expressa e, portanto, parece apenas auxiliar na virulência de aeromonas mesófilas.