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Le rôle des flagelles dans l'adhérence et la virulence

Des flagelles se composent de plus de 20 seules protéines et représentent un ensemble complexe de machines moléculaires, fonctionnant à l'unisson pour fournir la motilité à beaucoup d'espèces gramnégatives et positives de bactéries, ainsi que quelques archéobactéries et cellules eucaryotes.

flagellesCrédit d'image : Kateryna Kon/Shutterstock.com

Les bactéries peuvent porter un ou plusieurs flagelles, qui peuvent être plac sur un endroit pour fournir le mouvement avant (polaire) ou pour répartir la surface pour laisser dégringoler en place. Sans compter que la motilité, les flagelles peuvent participer à l'exportation de protéine, à l'adhérence cellulaire, et à la formation de film biologique, influençant fortement la virulence d'un agent pathogène.

L'adhérence bactérienne est une opération essentielle dans la colonisation, et les bactéries présentent un grand choix de structures d'adhérence, les protéines en grande partie extérieures, qui ne sont pas type présentées en même temps que le flagelle. Ceci permet à des bactéries de commuter entre les formes motiles et sessiles, habituellement déclenchées par des conditions environnementales telles que la concentration en éléments nutritifs ou en toxine, le pH, la température, etc. Cependant, les flagelles peuvent également fournir l'adhérence aux biomolécules particuliers, introduisant la probabilité des bactéries cessant la motilité et commençant la colonisation dans un emplacement favorable.

Expériences sur le fonctionnement des flagelles

Principalement, les flagelles introduisent la virulence en facilitant la motilité, et beaucoup de bactéries sont grâce hautement virulente à leur motilité élevée.

Les cholerae de vibrio a un flagelle polaire unique, et les études chez les souris expliquent que des cholerae non-motiles de vibrio avec un flagelle de handicapés sont notamment diminués dans la virulence, avec une adsorption sensiblement abaissée par l'intestin.

L'enterica de salmonelle (enteritidis) porte plusieurs flagelles disposés autour de la cellule (peritrichously), et études prouvent que les flagelles fonctionnels améliorent la virulence des bactéries, bien qu'il y ait peu de différence dans la capacité d'adhérence et d'invasion en comparant des mutants portant les flagelles non fonctionnels et ceux sans des flagelles du tout. Ceci propose que les flagelles eux-mêmes ne soient pas nécessaires pour l'adhérence dans cette substance - ce fonctionnement est fourni par les protéines extérieures ou d'autres structures.

Cependant, les mutants non-flagellated semblent également agir l'un sur l'autre avec des membranes de cellule hôte d'une façon différente que le wildtype dans quelques études, indiquant que les flagelles sont impliqués dans un procédé jusqu'à présent non caractérisé d'invasion. Intéressant, les flagelles neutralisés mais actuels de coussinet de S. Typhimurium a expliqué la virulence accrue une fois livrés directement dans la cavité abdominale (en intrapéritonéale), indiquant qu'ils ne sont pas exigés pour la motilité mais fournit la fonctionnalité d'adhérence une fois au stade de l'infection systémique.

Beaucoup d'autres espèces bactériennes se fondent sur des flagelles plus fortement pour faciliter l'adhérence, les exemples classiques de tels agents pathogènes comprenant Escherichia coli et les pseudomonas aeruginosa. Il y a beaucoup de sous-types d'Escherichia coli, qui utilisent leurs flagelles pour l'adhérence jusqu'aux degrés différents. Le flagelle originaire d'Escherichia coli entéropathogénique expliquent la Co-élution après incubation avec les mucines bovines et porcines, et les mutants non-flagellated adhèrent au tissu intestinal de manière significative moins fortement que le type sauvage. Les flagelles épurés de cette tension agissent l'un sur l'autre également avec du collagène et le laminin de protéines de matrice extracellulaire, alors que les flagelles épurés des tensions du sérotype H7 ne font pas. Ceci peut introduire la colonisation aux sites où le barrage intestinal est perturbé dans l'ancien (H6). Dans quelques tensions, les flagelles H7 sont seulement présents aux stades précoces de la colonisation, et leur formation est réprimée dans les microcolonies, proposant qu'ils ne soient pas nécessaires aux stades avancés de l'infection. La variété d'interactions d'adhérence que les nombreux types de flagelles peuvent avoir avec des biomolécules d'hôte influence fortement le site habituel de la colonisation pendant l'infection, avec des pathovars d'Escherichia coli visant les intestins grêles, les gros intestins, le cerveau, le sang, l'iléon de l'intestin grêle, le réseau vasculaire, ou tout autre emplacement spécifique selon ces interactions.

Objectifs d'adhérence de flagelle

Les pseudomonas aeruginosa grippent également avec la mucine pour faciliter avec l'adhérence à l'épithélium de poumon, expliqué par l'adhérence défectueuse dans les mutants non-flagellated. Cependant, la protéine spécifique du flagelle qui négocie l'adhérence n'est pas encore claire.

Le démontage de la protéine flagellaire de capuchon semble empêcher l'adhérence le plus fortement, bien que ce dépende hautement de la tension et des conditions de culture spécifiques. Un autre biomolécule qui a été montré pour adhérer aux flagelles dans études variées comprend des protéoglycanes de héparane-sulfate sur la surface basolateral des cellules Calu-3 polarisées, induisant la voie de PI3K/Akt et permettant l'entrée bactérienne dans les cellules épithéliales.

Les gangliosides ont été rapportés dans un certain nombre d'études en tant qu'objectifs obligatoires pour des flagelles, également étant impliqués dans la signalisation flagellin-assistée en cellules eucaryotes. Flagellin est la protéine constitutive principale des flagelles et a été montré au grippage avec des récepteurs de glycolipide sur quelques cellules.

En cellules chinoises d'ovaire de hamster avec les récepteurs insérés de glycolipide, le flagellin a produit une réaction inflammatoire significative, stimulant la production de la mucine et introduisant de ce fait la formation de film biologique dans la substance de quelques bactéries, telle que des pseudomonas aeruginosa.

Seulement un ensemble relativement petit de récepteurs flagellaires d'adhérence ont été découverts jusqu'ici, souvent étant hautement spécifique à la substance et la souche de bactéries, et l'hôte. De même, les flagelles sont fortement impliqués dans le rétablissement d'une réaction immunitaire, avec des beaucoup des anticorps contre des régions particulières des flagelles étant produits sur l'infection pathogène.

Des constituants du flagelle des espèces variées de bactéries ont été pour cette raison compris dans les vaccins comme adjuvant, et les médicaments ont visé à perturber le fonctionnement indispensable du flagelle dans les bactéries pathogènes sont également à l'étude.

Références :

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Last Updated: Oct 4, 2021

Michael Greenwood

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Michael Greenwood

Michael graduated from Manchester Metropolitan University with a B.Sc. in Chemistry in 2014, where he majored in organic, inorganic, physical and analytical chemistry. He is currently completing a Ph.D. on the design and production of gold nanoparticles able to act as multimodal anticancer agents, being both drug delivery platforms and radiation dose enhancers.

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