Legionella pneumophila - Legionella pneumophila

Legionella pneumophila
Legionella pneumophila 01.jpg
TEM görüntüsü L. pneumophila
bilimsel sınıflandırma
Krallık:
Bakteri
Şube:
Proteobakteriler
Sınıf:
Gammaproteobacteria
Sipariş:
Lejyonelleler
Aile:
Legionellaceae
Cins:
Lejyonella
Türler:
L. pneumophila
Binom adı
Legionella pneumophila
Brenner DJ, Steigerwalt AG, McDade JE 1979

Legionella pneumophila ince aerobik, pleomorfik, kamçılı, spor oluşturmayan, Gram negatif cinsin bakteri Lejyonella.[1][2] L. pneumophila birincil insan patojenik bakteri bu grupta ve nedensel ajandır Lejyoner hastalığı Lejyonelloz olarak da bilinir.

Doğada, L. pneumophila tatlı suyu ve toprağı enfekte eder amip cinsin Acanthamoeba ve Naegleria.[3] Enfeksiyon mekanizması amip ve insan hücrelerinde benzerdir.

Karakterizasyon

L. pneumophila Gram-negatif, kapsüllenmemiş, aerobik bir basildir ve tek bir polar flagellumdur ve genellikle bir kokobasil. Bu aerobik ve yapamaz hidroliz Jelatin veya üretmek üreaz. Aynı zamandafermentatif. L. pneumophila Ne de pigmentli ne de otofloresans. Bu oksidaz - ve katalaz -pozitif ve üretir beta-laktamaz. L. pneumophila koloni morfolojisi, dokulu, kesik cam görünümlü gri-beyazdır; ayrıca gerektirir sistein ve Demir gelişmek için. Büyüyor maya özütü agar "opal benzeri" kolonilerde.

Hücre zarı yapısı

Süre L. pneumophila Gram negatif bir organizma olarak kategorize edilir, benzersiz olması nedeniyle kötü lekelenir lipopolisakkarit dış hücre zarının dış broşüründeki içerik.[4] Somatik için temeller antijen bu organizmanın özgüllüğü, hücre duvarının yan zincirlerinde bulunur. Bu yan zincirlerin hem bileşenlerine hem de farklı şekerlerin düzenine göre kimyasal bileşimi, somatik veya O-antijenik belirleyiciler, birçok Gram-negatif bakteriyi serolojik olarak sınıflandırmanın önemli yollarıdır. En az 35 farklı serovarlar nın-nin L. pneumophila çeşitli serovarlara bölünen birkaç başka türün yanı sıra açıklanmıştır.

Tespit etme

Sera her ikisi de slayt için kullanıldı aglütinasyon Çalışmalar ve dokulardaki bakterilerin doğrudan tespiti için immünofloresan üzerinden floresan -etiketli antikor. Hastalardaki spesifik antikor, dolaylı floresan antikor testi ile belirlenebilir. ELISA ve mikroaglütinasyon testleri de başarıyla uygulanmıştır.

Lejyonella Gram boyama ile zayıf boyanır, gümüş ile pozitif boyanır ve demir ve sistein içeren odun kömürü maya ekstraktı üzerinde kültürlenir.

Ekoloji ve rezervuarlar

L. pneumophila (kırmızı zincirler) içinde çoğalıyor Tetrahymena pyriformis

L. pneumophila bir fakültatif hücre içi parazit istila edip çoğalabilen amip çevrede, özellikle cinslerin türleri Acanthamoeba ve Naegleria bu nedenle bir rezervuar görevi görebilir L. pneumophila. Bunlar ana bilgisayarlar ayrıca çevresel streslerden koruma sağlar, örneğin klorlama.[5]

Oluşma sıklığı

Amerika Birleşik Devletleri'nde, yaklaşık 3 enfeksiyon L. pneumophila yılda 100.000 kişi başına görünüyor.[6] Enfeksiyonlar yazın zirve yapar. Endemik bölgelerde, yaklaşık% 4 ila% 5 Zatürre vakalara neden olur L. pneumophila.[7]

Patogenez

İnsanlarda, L. pneumophila içeriyi işgal eder ve çoğaltır makrofajlar. Bakterilerin içselleştirilmesi, varlığıyla artırılabilir. antikor ve Tamamlayıcı, ancak kesinlikle gerekli değildir. Bakterilerin içselleştirilmesi, fagositoz. Ancak, L. pneumophila bilinmeyen bir mekanizma yoluyla fagositik olmayan hücreleri de enfekte edebilir. Sargılı fagositoz olarak bilinen nadir bir fagositoz şekli, L. pneumophila, ancak bu, Dot / Icm'ye (hücre içi çoğalma / organel kaçakçılığı genlerinde kusur) bağlı değildir bakteri salgılama sistemi ve diğer patojenler için gözlemlenmiştir.[8] Bakteriler bir kez içselleştirildikten sonra kendilerini zara bağlı vakuole ile kaynaşmayan lizozomlar aksi takdirde bakterileri bozar. Bu korumalı bölmede bakteriler çoğalır.

Dot / Icm tip IV sekresyon sistemi ve efektör proteinler

Bakteriler, enjekte etmek için Dot / Icm olarak bilinen bir tip IVB salgı sistemi kullanır. efektör proteinler ana bilgisayara. Bu efektörler, bakterinin konakçı hücre içinde hayatta kalma yeteneğini artırmada rol oynar. L. pneumophila 330'dan fazla "efektör" proteini kodlar,[9] bakteriyel hayatta kalmaya yardımcı olmak için konak hücre işlemlerine müdahale etmek için Dot / Icm translokasyon sistemi tarafından salgılanır. Cinsinin Lejyonella 10.000'den fazla ve muhtemelen ~ 18.000'e kadar efektörü kodlar ve bunların konakçı hücrelerine salgılanma olasılığı yüksektir.[10][11]

Bir anahtar yol L. pneumophila efektör proteinlerini kullanır, füzyona müdahale etmek için Lejyonella- ev sahibinin vakuolünü içeren endozomlar ve böylece parçalanmaya karşı koruyun.[12] Nokta / Icm translokasyonlu efektörlerin nakavt çalışmaları, bakterinin hücre içi hayatta kalması için hayati önem taşıdıklarını gösterir, ancak birçok bireysel efektör proteinin, tek efektörlü nakavtların nadiren hücre içi hayatta kalmayı engellemesinde gereksiz şekilde işlev gördüğü düşünülmektedir. Bu yüksek sayıda yer değiştirmiş efektör protein ve bunların fazlalığı, muhtemelen bakterinin birçok farklı ortamda evrimleşmiş olmasının bir sonucudur. tek hücreli ana bilgisayarlar.[13]

Lejyonella- vakuol içeren

TEM görüntüsü L. pneumophila içinde fagositik hücre

İçin Lejyonella makrofajlar ve protozoa içinde hayatta kalmak için, özel bir bölme oluşturmalıdır. Lejyonella- içeren vakuol (LCV). Dot / Icm salgılama sisteminin etkisi sayesinde, bakteriler normal endozomal kaçakçılık yolu ile bozunmayı önleyebilir ve bunun yerine çoğalabilir. İçselleştirmeden kısa bir süre sonra, bakteriler özellikle endoplazmik retikulum türetilmiş veziküller ve mitokondri gibi endozomal belirteçlerin işe alınmasını önlerken LCV'ye Rab5a ve Rab7a. Vakuollerin oluşumu ve sürdürülmesi patogenez için çok önemlidir; Dot / Icm salgılama sisteminden yoksun bakteriler patojenik değildir ve hücreler içinde replike olamazken, Dot / Icm efektör SdhA'nın silinmesi, vakuolar membranın dengesizleşmesine ve bakteri replikasyonunun olmamasına neden olur.[14][15]

Besin alımı

Legionella oksotrofik yedi amino asit için: sistein, lösin, metiyonin, valin, treonin, izolösin ve arginin.[16] Konakçı hücrenin içine girdikten sonra, Lejyonella büyümek ve çoğalmak için besin maddelerine ihtiyaç duyar. Vakuolün içinde besin bulunabilirliği düşüktür; yüksek talep amino asitler konakçıda bulunan serbest amino asitlerin taşınması kapsamında değildir sitoplazma. Parazit, amino asitlerin mevcudiyetini iyileştirmek için, proteazomal bozulma. Bu, sitoplazmada fazla miktarda serbest amino asit üretir. L. pneumophilaparazitin intravakuolar proliferasyonu için kullanılabilen enfekte hücreler.

Amino asitler elde etmek için, L. pneumophila kullanır AnkB F-Box LCV zarında lokalize olan üç konakçı enzimin aktivitesiyle farnesile edilen efektör: farnesiltransferaz, Ras dönüştürücü enzim-1 proteaz, ve ICMT. Farnesilasyon AnkB'nin vakuolün sitoplazmik tarafına sabitlenmesine izin verir.

AnkB, LCV membranına sabitlendiğinde, SCF1 ubikitin ligaz karmaşıktır ve K48'e bağlı poliubikitinlenmiş proteinlerin LCV'ye kenetlenmesi için bir platform olarak işlev görür.

K48'e bağlı çoklu-küntleşme, iki ila 24 amino asit uzunluğundaki peptitleri serbest bırakan proteazomal bozunma için bir belirteçtir ve bunlar, çeşitli şekillerde amino asitlere hızla parçalanır. oligopeptidazlar ve aminopeptidazlar sitoplazmada mevcut. Amino asitler, LCV'ye aşağıdakiler gibi çeşitli amino asit taşıyıcıları yoluyla ithal edilir. nötr amino asit taşıyıcı B (0).

Amino asitler, birincil karbon ve enerji kaynağıdır. L. pneumophila, neredeyse 12 sınıfa sahip ABC taşıyıcılar, amino asit nüfuzları ve birçok proteazlar, onu sömürmek için. İthal edilen amino asitler, L. pneumophila aracılığıyla enerji üretmek TCA döngüsü (Krebs döngüsü) ve karbon ve nitrojen kaynakları olarak.

Bununla birlikte, amino asitlerin elde edilmesi için proteazomal bozulmanın teşvik edilmesi, tek şiddet ev sahibinden karbon ve enerji kaynakları elde etme stratejisi. Tip II - salgılanan degradatif enzimler, karbon ve enerji kaynakları oluşturmak için ek bir strateji sağlayabilir.

Genomik

Genomik bilgi
NCBI genom kimliği416
Ploidihaploid
Genom boyutu3,44 Mb
Sayısı kromozomlar1
Tamamlama senesi2004

Üç klinik genom dizisinin belirlenmesi ve yayınlanması L. pneumophila izolatlar 2004 yılında moleküler biyolojinin anlaşılmasının yolunu açtı. L. pneumophila özellikle ve Lejyonella Genel olarak. 180 gen içeriğini incelemek için DNA dizilerini kullanarak derinlemesine karşılaştırmalı genom analizi Lejyonella suşlar yüksek genom plastisitesi ortaya çıkardı ve yatay gen transferi. Daha fazla bilgi L. pneumophila yaşam döngüsü gen ekspresyon profilini araştırarak kazanılmıştır. L. pneumophila içinde Acanthamoeba castellanii, doğal konağı. L. pneumophila iki fazlı bir yaşam döngüsü sergiler ve gen ekspresyon profillerine göre aktarıcı ve replikatif özellikleri tanımlar.[2]

Genetik dönüşüm

dönüşüm DNA'nın bir bakteriden diğerine çevreleyen sıvı ortam yoluyla transferini içeren bakteriyel bir adaptasyondur. Dönüşüm, bakteriyel bir şeklidir eşeyli üreme.[17] Bir bakterinin ekzojen DNA'yı kendi kromozomuna bağlaması, alması ve yeniden birleştirmesi için, "" olarak adlandırılan özel bir fizyolojik duruma girmesi gerekir.yeterlilik ".

Hangi moleküllerin yeterliliği tetikleyebileceğini belirlemek için L. pneumophila64 toksik molekül test edildi.[18] Tamamı DNA'ya zarar veren maddeler olan bu moleküllerden sadece altı tanesi güçlü bir yetkinlik indüksiyonuna neden oldu. Bunlar mitomisin C (DNA zincirleri arası çapraz bağları tanıtır), Norfloksasin, ofloksasin, ve nalidiksik asit (inhibitörleri DNA giraz çift ​​sarmallı kopmalara neden olur), bisiklomisin (çift sarmallı kırılmalara neden olur) ve hidroksiüre (DNA bazlarının oksidasyonuna neden olur). Bu sonuçlar, dönüşüm için yeterliliğin L. pneumophilia bir cevap olarak gelişti DNA hasarı.[18] Belki de yeterliliğin indüksiyonu, diğer patojenik bakterilerde olduğu gibi, doğal bir konakta hayatta kalma avantajı sağlar.[17]

İlaç Hedefleri

Bakterilerdeki bazı enzimler, geçici ilaç hedefleri olarak önerilmiştir. Örneğin, demir alım yolundaki enzimler, önemli ilaç hedefleri olarak önerilmiştir.[19] Ayrıca, bir cN-II sınıfı IMP / GMP'ye özgü 5´-nükleotidaz Kinetik olarak kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir. Tetramerik enzim, pozitif homotropik yönleri gösterir. işbirliği, substrat aktivasyonu ve benzersiz bir allosterik site enzime ve dolayısıyla organizmaya karşı etkili ilaçların tasarlanması hedeflenebilir. Dahası, enzim insandaki muadilinden farklıdır ve bu onu ilaç geliştirme için çekici bir hedef haline getirir.[20]

Tedavi

Makrolidler (azitromisin veya klaritromisin ) veya florokinolonlar (levofloksasin veya moksifloksasin ) standart tedavidir Lejyonella insanlarda pnömoni, levofloksasin azitromisine karşı artan dirençle birlikte birinci sıra olarak kabul edilir. FDA onaylı olmasa da iki çalışma, levofloksasinin makrolidlere üstünlüğünü desteklemektedir.[21]

Referanslar

  1. ^ Madigan M, Martinko J, ed. (2005). Brock Mikroorganizmaların Biyolojisi (11. baskı). Prentice Hall. ISBN  0-13-144329-1.
  2. ^ a b Heuner K, Swanson M, eds. (2008). Legionella: Moleküler Mikrobiyoloji. Caister Academic Press. ISBN  978-1-904455-26-4.
  3. ^ Rowbotham TJ (Aralık 1980). "Tatlı su ve toprak amipleri için Legionella pneumophila'nın patojenitesi hakkında ön rapor". Klinik Patoloji Dergisi. 33 (12): 1179–83. doi:10.1136 / jcp.33.12.1179. PMC  1146371. PMID  7451664.
  4. ^ Ryan KJ; Ray CG, editörler. (2004). Sherris Tıbbi Mikrobiyoloji (4. baskı). McGraw Hill. ISBN  0-8385-8529-9.
  5. ^ Greub G, Raoult D (Kasım 2003). "Hartmanella vermiformis içindeki konumuna göre Legionella pneumophila morfolojisi". Mikrobiyolojide Araştırma. 154 (9): 619–21. doi:10.1016 / j.resmic.2003.08.003. PMID  14596898.
  6. ^ "Lejyoner Hastalığı, Pontiac Ateşi Hızlı Gerçekler - Legionella - CDC". www.cdc.gov. 30 Nisan 2018.
  7. ^ "RKI RKI-Ratgeber für Ärzte". 19 Temmuz 2011. Arşivlenen orijinal 19 Temmuz 2011.
  8. ^ Rittig MG, Krause A, Häupl T, Schaible UE, Modolell M, Kramer MD, Lütjen-Drecoll E, Simon MM, Burmester GR (Ekim 1992). "Sargı fagositoz, Borrelia burgdorferi için tercih edilen fagositik mekanizmadır". Enfeksiyon ve Bağışıklık. 60 (10): 4205–12. PMC  257454. PMID  1398932.
  9. ^ Ensminger AW (Şubat 2016). "Legionella pneumophila, kabzasına kadar silahlanmış: bakteri dünyasındaki en büyük efektör cephaneliğini haklı çıkarıyor". Mikrobiyolojide Güncel Görüş. 29: 74–80. doi:10.1016 / j.mib.2015.11.002. PMID  26709975.
  10. ^ Burstein D, Amaro F, Zusman T, Lifshitz Z, Cohen O, Gilbert JA, Pupko T, Shuman HA, Segal G (Şubat 2016). "38 Legionella türünün genomik analizi, büyük ve çeşitli efektör repertuarlarını tanımlar". Doğa Genetiği. 48 (2): 167–75. doi:10.1038 / ng.3481. PMC  5050043. PMID  26752266.
  11. ^ Gomez-Valero L, Rusniok C, Carson D, Mondino S, Pérez-Cobas AE, Rolando M, Pasricha S, Reuter S, Demirtas J, Crumbach J, Descorps-Declere S, Hartland EL, Jarraud S, Dougan G, Schroeder GN , Frankel G, Buchrieser C (Şubat 2019). "Legionella cinsi genomu, insan hücrelerinde replikasyon için çok sayıda bağımsız kombinasyon sağlar". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 116 (6): 2265–2273. doi:10.1073 / pnas.1808016116. PMC  6369783. PMID  30659146.
  12. ^ Pan X, Lührmann A, Satoh A, Laskowski-Arce MA, Roy CR (Haziran 2008). "Ankirin tekrar proteinleri, çeşitli bir bakteri tipi IV efektör ailesini içerir". Bilim. 320 (5883): 1651–4. doi:10.1126 / science.1158160. PMC  2514061. PMID  18566289.
  13. ^ Jules M, Buchrieser C (Haziran 2007). "Legionella pneumophila'nın hücre içi yaşama adaptasyonu ve konakçı tepkisi: genomik ve transkriptomiklerden ipuçları". FEBS Mektupları. 581 (15): 2829–38. doi:10.1016 / j.febslet.2007.05.026. PMID  17531986.
  14. ^ Harding CR, Stoneham CA, Schuelein R, Newton H, Oates CV, Hartland EL, Schroeder GN, Frankel G (Temmuz 2013). "Dot / Icm efektör SdhA, Galleria mellonella ve A / J farelerinde Legionella pneumophila'nın virülansı için gereklidir.". Enfeksiyon ve Bağışıklık. 81 (7): 2598–605. doi:10.1128 / IAI.00296-13. PMC  3697626. PMID  23649096.
  15. ^ Creasey EA, Isberg RR (Şubat 2012). "SdhA proteini, Legionella içeren vakuolün bütünlüğünü korur". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 109 (9): 3481–6. doi:10.1073 / pnas.1121286109. PMC  3295292. PMID  22308473.
  16. ^ Saygılarımızla, Ashley; Kwaik, Yousef Abu (9 Ekim 2018). "Protist Konakçıları Modüle Etmek İçin Legionella pneumophila Effector Cephaneliğinin Evrimi". mBio. 9 (5): 1313. doi:10.1128 / mBio.01313-18. PMC  6178616. PMID  30301851.
  17. ^ a b Michod RE, Bernstein H, Nedelcu AM (Mayıs 2008). "Mikrobiyal patojenlerde cinsiyetin uyarlanabilir değeri" (PDF). Enfeksiyon, Genetik ve Evrim. 8 (3): 267–85. doi:10.1016 / j.meegid.2008.01.002. PMID  18295550.
  18. ^ a b Charpentier X, Kay E, Schneider D, Shuman HA (Mart 2011). "Antibiyotikler ve UV radyasyonu, Legionella pneumophila'da doğal dönüşüm için yeterliliği teşvik eder". Bakteriyoloji Dergisi. 193 (5): 1114–21. doi:10.1128 / JB.01146-10. PMC  3067580. PMID  21169481.
  19. ^ Cianciotto, Nicholas P (Mayıs 2015). "Legionella pneumophila tarafından demir alımı üzerine bir güncelleme: siderofor alımı ve ferrik demir azaltımı için yeni yollar". Geleceğin Mikrobiyolojisi. 10 (5): 841–851. doi:10.2217 / fmb.15.21. ISSN  1746-0913. PMC  4461365. PMID  26000653.
  20. ^ Srinivasan, Bharath; Forouhar, Farhad; Shukla, Arpit; Sampangi, Chethana; Kulkarni, Sonia; Abashidze, Meryem; Seetharaman, Jayaraman; Lew, Scott; Mao, Lei (Mart 2014). "Legionella pneumophila'dan sitosolik nükleotidaz II'de allosterik düzenleme ve substrat aktivasyonu". FEBS Dergisi. 281 (6): 1613–1628. doi:10.1111 / Şub.12727. PMC  3982195. PMID  24456211.
  21. ^ Sanford Antimikrobiyal Terapi Rehberi 2013

Dış bağlantılar