4 Pili
Pili sunt structuri filamentoase, extracelulare, care permit bacteriilor să adere la suprafețele biotice și abiotice. O varietate de pili au fost identificate pe suprafața celulelor Aeromonas spp. cu studii timpurii care descriu inițial două tipuri distincte de pili datorită diferențelor structurale ale acestora: pili scurt-rigid (S / R) și lung-ondulat (L / W) (Carrello, Silburn, Budden, & Chang, 1988; Ho, Mietzner, Smith, & Schoolnik, 1990). S-a raportat că tulpinile Aeromonas colectate din eșantioane de mediu prezintă un număr mare de pili S / R, în timp ce izolatele din eșantioanele clinice au mai multe șanse să producă un număr mic de pili L / W (Carrello și colab., 1988); propunând L / W pili să fie implicat în virulență. În bacteriile Gram negative, există patru grupuri principale de pili bacterieni: pili asamblate prin „calea chaperonă-usher”, pili tip IV, pili asamblate prin calea de nucleație extracelulară și pili asamblate prin „calea alternativă chaperonă-usher”. Aeromonas spp. s-a constatat că exprimă pili de tip I asamblate prin „calea șaperonă-usher” și pili de tip IV. Studii ultra-structurale efectuate de Ho et al. (1990) pe pilusul S / R al lui A. hydrophila AH26 a dezvăluit că pilina (unitatea principală a pilului care se repetă) are omologie cu tipul I și Pili (pili asociați pielonefritei) pili de la E. coli (Ho și colab., 1990), și aparțin grupului de pili asamblat de calea șoferon-usher. Pili de tip I de la speciile mesofile Aeromonas au fost asociate cu autoaglutinarea celulelor, dar nu cu patogenitate. Studiile de aderență de la Honma și Nakasone (1990) au arătat că, deși tulpina lor A. hydrophila (Ae6) a fost foarte aderentă la iepure și la intestinele umane, anticorpii crescuți la S / R pili nu au blocat aderența la celule și au tăiat S / R pili de asemenea, nu avea afinitate cu celulele gazdă. Genele care codifică pili de tip I au fost localizate acum în genomul mai multor specii Aeromonas, inclusiv unele specii mezofile și aeromonada psihrofilă, A. salmonicida subsp salmonicida (Reith și colab., 2008; Seshadri și colab., 2006). Spre deosebire de aeromonadele mezofile, pilusul de tip I al lui A. salmonicida pare să aibă un rol în colonizarea somonului Atlantic. Studiile mutaționale efectuate de Dacanay și colegii săi (2010) au demonstrat că A. salmonicida lipsită de operonul pilus de tip I are o capacitate redusă de a adera la tractul gastro-intestinal al somonului Atlantic. Cu toate acestea, odată aderat, abilitatea mutantă de a invada gazda a fost comparabilă cu tipul sălbatic, sugerând că pili de tip I să fie implicați doar în etapele inițiale ale colonizării (Dacanay și colab., 2010).
Cantități considerabile a muncii efectuate asupra aderenței aeromonadului s-au concentrat pe piliul L / W. Studiile de aderență cu o varietate de tulpini mezofile în anii 1990 au evidențiat importanța acestor anexe în colonizarea țesuturilor gazdă. S-a demonstrat că îndepărtarea mecanică a pililor L / W de pe suprafața celulei bacteriene sau tratarea prealabilă a celulelor bacteriene cu un anticorp anti-pilină blochează aderența bacteriană la o varietate de linii celulare animale și umane (Barnett & Kirov, 1999; Hokama, Honma, & Nakasone, 1990; Honma & Nakasone, 1990; Iwanaga & Hokama, 1992; Kirov, Hayward, & Nerrie, 1995; Nakasone, Iwanaga, Yamashiro, Nakashima, & Albert, 1996). Pilinele L / W au, în general, o greutate moleculară cuprinsă între 19 și 23 kDa și sunt diverse din punct de vedere antigenic, doar secvența de aminoacizi N-terminale prezentând omologie cu pilinele de tip IV (Kirov & Sanderson, 1996). Unii pili de tip IV sunt capabili să formeze rețele sau pachete filamentoase (Kirov, Hayward, și colab., 1995) și acești pili care formează pachete (Bfp), în special, sunt considerați factori majori de colonizare în Aeromonas spp mesofilă. Primul Bfp izolat dintr-o specie de Aeromonas a fost de la A. veronii biovar sobria (tulpina BC88) (Kirov & Sanderson, 1996). Secvența N-terminală a pilinei majore din acest Bfp a afișat omologia secvenței cu hemaglutinina sensibilă la manoză (MSHA) pilina tip IV din Vibrio cholerae (Kirov & Sanderson, 1996) care aparține familiei de pilini de tip IVa „clasic” în comparație cu familia de tip IVb de care aparține de obicei Bfp. A. veronii bv. pilusul care formează pachetul de sobrie s-a arătat ulterior, prin mijloace genetice, că este membru al familiei pilusului MSHA (Hadi și colab., 2012). Expresia pilusului MSHA în aceste studii a părut a fi reglementată de mediu, deoarece A. veronii biovar sobria a arătat o expresie crescută atunci când a fost crescută la 22 ° C în cultură lichidă, comparativ cu 37 ° C pe mediu solid (Kirov Sanderson, 1996). Aceste rezultate au fost de asemenea de acord cu studiile anterioare din Kirov, Hayward și colab.(1995) unde A. veronii bv. izolatele de sobrie au prezentat o expresie optimă a structurilor filamentoase la 22 ° C, cu câteva tulpini de mediu care au exprimat o expresie optimă la 7 ° C. Investigații ulterioare ale tipului IV pili prezente pe A. veronii bv. sobria a dus la descoperirea unui nou sistem pilus de tip IV, Tap pilus, care s-a dovedit a diferi semnificativ de Bfp (Kirov & Sanderson, 1996). La scurt timp după detectarea sa inițială în A. veronii bv. sobria, genele de biogeneză Tap pili au fost identificate în A. hydrophila (Ah65) (tapABCD) și s-a constatat că împărtășesc omologia cu genele pilusului de tip IV din P. aeruginosa (pilABCD); genele de la A. hydrophila au reușit să completeze mutațiile corespunzătoare din P. aeruginosa (Pepe, Eklund, & Strom, 1996). Deși Tap pili sunt prezente în toate tulpinile Aeromonas ale căror genomi au fost secvențiate până acum, se știe foarte puțin despre funcția lor. Ștergerea genei Tap pilin (tapA) și, prin urmare, ștergerea filamentului Tap pilus, nu a avut niciun efect asupra capacității clinice A. veronii bv. izolate de sobrie pentru a adera la celulele HEp-2, a adera la celulele intestinale umane sau a coloniza un model de șoarece tânăr; descoperiri similare au fost raportate și cu un izolat de pește de A. hydrophila (Kirov, Barnett, Pepe, Strom, & Albert, 2000). Pilusul Tap contribuie la patogenitatea aeromonadei psihrofile A. salmonicida subsp. salmonicida, totuși, la infectarea somonului atlantic; deși nu este esențial pentru virulență, deoarece mutanții tapA își păstrează o mare parte din capacitatea lor de a coloniza gazda (Boyd și colab., 2008). Analiza expresiei genelor în A. salmonicida a demonstrat că Tap pilus este exprimat constitutiv și, împreună cu tapABCD, sistemul Tap pilus este codificat și pe alte 18 gene împrăștiate în jurul genomului (Boyd și colab., 2008), similar cu tipul IV genele pili ale Pseudomonas și Neisseria spp. (Mattick, 2002). În timp ce rolul pilului Tap rămâne de elucidat, biogeneza sa are implicații puternice în virulență în alte moduri. TapD, o prepilin peptidază (Pepe și colab., 1996) nu este necesară numai pentru prelucrarea prepilinelor (din mai multe sisteme pilus) înainte ca acestea să fie încorporate în filamentul pilus, ci și pentru prelucrarea pseudopilinelor T2SS, care sunt esențiale pentru secreția multor factori de virulență, cum ar fi proteaze, hemolizină și DNază (Hadi și colab., 2012; Kirov și colab., 2000).
Împreună cu MSHA și Tap pilus, un al treilea pilusul de tip IV, aparținând clasei de tip IVb, a fost identificat și la A. salmonicida subsp. salmonicida, denumită Flp pilus datorită omologiei sale cu sistemul Flp al Actinobacillus actinomycetemcomitans (Boyd și colab., 2008). La A. salmonicida, genele pentru acest pilus sunt situate într-un singur operon (flpA-L), iar expresia sa este reglată prin fier, cu reglarea ascendentă a genelor care apar în condiții de fier scăzut (Boyd și colab., 2008). Se știe foarte puțin despre rolul pilului Flp în Aeromonas și, în ciuda faptului că este un sistem reglementat, nu pare să fie implicat în virulența A. salmonicida, deoarece tulpinile cu deficit de flp și-au păstrat pe deplin capacitatea de a coloniza și infecta somonul atlantic (Boyd și colab. ., 2008). S-a constatat că pilul Flp este răspândit în rândul bacteriilor și contribuie la formarea biofilmului și la autoaglutinare (Kachlany și colab., 2000; Planet, Kachlany, Fine, DeSalle, & Figurski, 2003) ; prin urmare, poate fi mai important în interacțiunile bacterii-bacterii decât în interacțiunile celulelor gazdă.
Prin urmare, trei sisteme distincte de tip IV pili au fost descrise în aeromonade, majoritatea speciilor posedând cel puțin două dintre acestea. Pentru aeromonadele mezofile, studiile de aderență timpurie din anii 1990 au sugerat că pilusul de formare a fasciculului MSHA este apendicele filamentos major responsabil pentru aderența și colonizarea țesuturilor, însă abia recent a fost determinat genetic de Hadi și colab. (2012). Un locus de 22 kb Bfp MSHA a fost izolat și caracterizat de A. veronii bv. sobria care s-a constatat că era formată din 17 gene dispuse în doi operoni, dintre care patru codificau prepilinele (una majoră și trei minore) subunitățile filamentului pilus (Hadi și colab., 2012). S-a ajuns la concluzia că toate cele patru prepiline sunt esențiale pentru biogeneza pilusului cu mutații individuale în fiecare genă a prepilinei, reducând aderența bacteriană la celulele HEp-2 cu 90% (Hadi și colab., 2012). Abilitatea mutanților de a forma biofilme a fost, de asemenea, testată și a demonstrat că genele MSHA pilus ale lui A. veronii bv. sobria este esențială pentru formarea biofilmului. Aceste studii au confirmat că pilul MSHA este sistemul major de aderență în A. veronii bv. sobria și acest lucru ar putea fi, de asemenea, cazul altor specii mesofile Aeromonas. Deși operonul pilus MSHA este prezent în A. salmonicida, există o ștergere a opt gene în interiorul operonului, inclusiv gena care codifică pilina majoră (Boyd și colab., 2008). Pilusul MSHA din A.Prin urmare, nu se așteaptă ca salmonicida să fie exprimată și, prin urmare, pare să ajute doar virulența aeromonadelor mezofile.