Reglering av virulensegenskaper
Johan Bylund
Tel 342 46 85
[email protected]
Virulens?
# ” The capacity of a microorganism to cause disease.”
-beror på flera olika faktorer;
virulensfaktorer
värdens immunförsvar
övriga värdfaktorer
antalet infekterande organismer
etc.
# Virulenta mikroorganismer kan delas in i:
Patogener: är generellt virulenta i en befolkning
Opportunister: är normalt ej virulenta (t.ex normalflora), men kan orsaka
sjukdom i vissa personer och/eller vid vissa förhållanden (t.ex nedsatt
immunförsvar).
Reglering av virulensegenskaper
# Oftast reglering av genuttryck
-Hur vet bakterien att den håller på och infekterar?
# Enkla signaler, miljöförändringar; tex.
-temp
-osmolaritet
-pH
-gaskoncentrationer (CO2, O2)
-koncentrationer av olika nutrienter –speciellt järn
# Ibland också mer komplicerade signaler;
-immunförvarskomponenter (tex. fria radikaler, komplementfaktorer)
-genererade av intilliggande bakterier, sk. quorom sensing
LYTISK INFEKTION--LYSOGENI
INTEGRERING AV TEMPERAT FAG
Många bakteriella virulensgener
kommer ursprungligen från
bakteriofager, vars DNA
inkorporerats i bakteriens DNA.
Är dessa plasmidkodade kan de
dessutom spridas mellan olika
bakterier/arter, sk. horizontal
transfer.
profag
PATHOGENICITY ISLANDS
# Virulensgener som är fysiskt närliggande på kromosomen
# Finns i patogena stammar, men inte i avirulenta
# Ofta flankerade av bakteriofag-specifika gener som gör elementet ”lättflyktigt”
# Annat GC-innehåll än övriga genomet
DIFTERITOXIN: Reglering med järn
Järn ackumuleras i bakterien mha.
järnsideroforer
DtxR= regleringselement som
aktiveras då den binder järn.
DtxR-Fe binder och stänger av
produktionen av:
a) järnsideroforer
b) toxin
dessa gener har identiska promotorregioner
# Då överflöd av järn finns (dvs.
utanför värddjur) stängs produktionen
av både sideroforer och toxin av.
URINVÄGSINFEKTIONER
# Går nerifrån o upp, ju högre upp
desto värre.
# Oftast endogena bakterier
(normalflora) som kommit ”fel”
tex. E. coli eller enterococcer (från
tarmen)
# Adhesion är absolut nödvändig
för att infektionen ska få fäste och
kunna ”klättra” uppåt
Fimbrier:
P-fimbrie
Typ1-fimbrie
FIMBRIER/PILI HOS E. COLI
P
Binder till
glykolipid
Typ1
Binder till
glykoprotein
FASVARIATION AV PAP (P-fimbrien)
Fasvariation: ON (fimbrie+) eller OFF
(fimbrie-), varianter i en mixad
population.
Sker här epigenetiskt, dvs UTAN
genrearrangemang.
PAP operonet kodar för 9 gener som ger
struktur, sammansättning och uttryck av
adhesinet
Mkt komplex reglering, involverande bla
adenosin-metylering
Dam metylerar
LRP inhiberar metylering
Uttrycken av dessa styrs av miljöfaktorer
FASVARIATION FÖR TYP 1 FIMBRIEN
Fas “off”
inverterbar fimbrie
promotor
Fas “on”
Enklare reglering än PAP
Styrs av orienteringen på
en 9bp inverterbar
promotor.
stukturgen
för fimbrie
2 rekombinaser (och
övriga co-faktorer) styr
inverteringen
-dessa regleras av
miljöfaktorer.
inverterbar fimbrie
promotor
stukturgen
för fimbrie
Adhesinerna är också mkt antigena fas OFF undviker antikroppar (men kan inte
fästa)
BAKTERIE-VÄRDCELLS-INTERAKTION
Neisseria gonorrhoeae
Pilus: Ansvarar för den
initiala bindningen
Yttre membranprotein: Ger en
tät kontakt med värdcellen.
Porin i det yttre membranet:
Hämmar F-L fusion
Värdcell
PILIN: STRUKTUR OCH ANTIGEN
VARIATION
Protein nivå
= variabla delar (>106 varianter)
Rekombination på DNA nivå
Slutprodukt
Den nya varianten kan också
transformeras in i andra
individer
NESSERIA GONORRHOEAE: REGLERING
AV DET YTTRE MEMBRANPROTEINET P II (opa)
SV=semivariabel
HV=hypervariabel
REGLERING AV VIRULENSGENER
HOS LISTERIA MONOCYTOGENES
prfA -- en aktivator som är temperaturreglerad hela systemet är kromosomalt lokaliserat
Fosfolipaser = PI-PLC; plcA
PC-PLC; plcB
Aktin polymerisering =ActA
9kB Pathogenicity island
Zn beroende metalloproteas =mpl
Hemolysin = hly = Listerolysin = LLO
Regleringen av internalinA (InlA) är
inte känd, ligger utanför PAI
L. MONOCYTOGENES
Internalin; upptag
LLO
PC-PLC, fosfolipas;
hjälper också till att bryta
sönder vacuolmembran
Listerolysin (LLO);
bryter ner
vacuolmembran så
att bakterien frisätts i
cytoplasman
ActA;
polymeriserar actin och pressar
bakterien genom membran
actinsvans
Bordetella pertussis
Adhesion via t.ex Fha=
filamentös hemagglutinin
Toxisk effekt via t.ex Ptx=
pertussistoxin
även andra toxiner förekommer
REGLERING AV VIRULENSGENER
HOS BORDETELLA PERTUSSIS
2+
Fosforyleras vid hög temperatur, Mg och niacin
+
+
-
+
Bvg = Bordetella virulens gener
Vag= virulens activated gener
Vrg = virulens repressed genes
INFEKTION MED YERSINIA
BAKTERIER
Loppa
Hud
VIRULENSPLASMID HOS YERSINIA
Yad = Yersinia adhesion proteins
Yop = Yersinia outer (membrane)
proteins
Ysc = Yersinia secretion proteins
Lcr = Regulatory proteins
YERSINIA PROTEINERS FUNKTION
Måste in i värdcellen
TYPIII SEKRETION HOS YERSINIA
YopB –formar en por i det eukaryota membranet
UTTRYCK AV YOP E I YERSINIA
DIC
PSEUDOFÄRGAD
LUMINESCENCE
YopE
WT
YopB mutant
YopE
YopB (poren) behövs för injektion
UPPTAG AV YERISNIA
Yop H mutant
Yop H vildtyp
YopH: antifagocytos
TEMPERATUR REGLERING
Yop proteiner
Vid 26 C , stor produktion av virR--polymer som är aktiv repressor
Vid 37 C, liten produktion -- monomer som är inaktiv som repressor
Quorum sensing
# Bakterier kan bete sig som multicellulära organismer
-intercellulär kommunikation via extracellulära ”feromoner”
-koordinerat beteende
# Frisättning av små, lösliga, extracellulära signalmolekyler, som vid en kritisk
koncentration aktiverar bakteriell gentranskription
# Ett sätt att känna av populationsstorlek
# Reglerar gener som påverkar bla;
-biofilmformation
-toxinproduktion
-antibiotikasyntes
-flagelluttryck
Pseudomonas biofilmer
# Sker ofta i lungan hos tex. CF patienter
# Skyddar bakterierna från;
antibiotika
antikroppar
fagocyter
# Biofilmen är inbäddad i Alginat
=slemmig polysaccharid.
Bidrar starkt till nedsättning av
lungfunktionen, både andningsmässigt
och vad gäller ciliers rensningsfunktion
# Biofilmer förekommer även på inplantat av olika slag samt vid tandinfektioner
