- โครงสร้างพิเศษของแฟลเจลลัมและความคล่องตัว
- โครงสร้างของแฟลกเจลลิน
- การเจริญเติบโตของเส้นใยแฟลกเจลลาร์ในแบคทีเรีย
- Flagellin เป็นตัวกระตุ้นของระบบภูมิคุ้มกัน
- แฟลกเจลลินและพืช
- Flagellin เป็นตัวเสริม
- การใช้แฟลกเจลลินอื่น ๆ
- อ้างอิง
แฟเป็นโปรตีนของเส้นใยซึ่งเป็นโครงสร้างที่เป็นส่วนหนึ่งของ flagella ของเชื้อแบคทีเรียได้ แบคทีเรียส่วนใหญ่มีแฟลกเจลลินเพียงชนิดเดียว อย่างไรก็ตามบางคนมีมากกว่าสอง
ขนาดโมเลกุลของโปรตีนนี้แตกต่างกันระหว่าง 30 kDa ถึง 60 kDa ตัวอย่างเช่นใน Enterobacteriaceae มีขนาดโมเลกุลใหญ่ในขณะที่แบคทีเรียน้ำจืดบางชนิดมีขนาดเล็ก
ที่มา: Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College
แฟลกเจลลินเป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดความรุนแรงที่ช่วยให้การยึดเกาะและการบุกรุกของเซลล์โฮสต์ นอกจากนี้ยังเป็นตัวกระตุ้นที่มีประสิทธิภาพของเซลล์หลายประเภทที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและปรับตัว
โครงสร้างพิเศษของแฟลเจลลัมและความคล่องตัว
แฟลเจลลัมยึดกับผิวเซลล์ ประกอบด้วยสามส่วน: 1) เส้นใยซึ่งยื่นออกมาจากผิวเซลล์และเป็นโครงสร้างทรงกระบอกกลวงที่แข็ง 2) ร่างกายฐานซึ่งฝังอยู่ในผนังเซลล์และชั้นเมมเบรนสร้างวงแหวนหลายวง และ 3) ขอเกี่ยวซึ่งเป็นโครงสร้างโค้งสั้น ๆ ที่เชื่อมต่อร่างกายฐานเข้ากับเส้นใย
ร่างกายฐานเป็นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดของแฟลเจลลัม ในแบคทีเรียแกรมลบมีวงแหวนสี่วงเชื่อมต่อกับเสากลาง ในกรัมบวกมีวงแหวนสองวง การเคลื่อนที่แบบหมุนของแฟลเจลลัมเกิดขึ้นในร่างกายฐาน
ตำแหน่งของแฟลกเจลลาบนพื้นผิวของแบคทีเรียแตกต่างกันอย่างมากระหว่างสิ่งมีชีวิตและอาจเป็น: 1) monoteric โดยมีแฟลกเจลลาเพียงตัวเดียว 2) ขั้วที่มีสองขั้วขึ้นไป หรือ 3) peritrichous โดยมีแฟลกเจลลาด้านข้างจำนวนมาก นอกจากนี้ยังมี endoflagella เช่นเดียวกับใน spirochetes ซึ่งอยู่ในช่อง periplasmic
Helicobacter pylori เป็นสัตว์ที่เคลื่อนที่ได้มากเพราะมีแฟลกเจลลาเดียวหกถึงแปดขั้ว การไล่ระดับ pH ผ่านเมือกช่วยให้ H. pylori ปรับทิศทางตัวเองและสร้างตัวเองในบริเวณที่อยู่ติดกับเซลล์เยื่อบุผิว Pseudomonas มีขั้วแฟลกเจลลัมซึ่งแสดงสารเคมีจากน้ำตาลและเกี่ยวข้องกับความรุนแรง
โครงสร้างของแฟลกเจลลิน
คุณลักษณะที่โดดเด่นของลำดับโปรตีนแฟลกเจลลินคือบริเวณขั้ว N และขั้ว C ได้รับการอนุรักษ์อย่างมากในขณะที่ภาคกลางมีความแปรปรวนสูงระหว่างสายพันธุ์และชนิดย่อยในสกุลเดียวกัน ความสามารถในการแปรปรวนสูงนี้รับผิดชอบต่อหลายร้อยซีโรไทป์ของ Salmonella spp
โมเลกุลของแฟลกเจลลินมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันผ่านบริเวณขั้วและพอลิเมอร์ไลซ์เพื่อสร้างเส้นใย ในกรณีนี้บริเวณขั้วต่อจะอยู่ทางด้านในของโครงสร้างทรงกระบอกของไส้หลอดในขณะที่ส่วนกลางจะเปิดออกไปทางด้านนอก
ซึ่งแตกต่างจากเส้นใยทูบูลินที่ทำให้เกิดการสลายตัวในกรณีที่ไม่มีเกลือแบคทีเรียเหล่านี้มีความเสถียรในน้ำมาก tubulin ประมาณ 20,000 หน่วยย่อยสร้างเส้นใย
แฟลกเจลลินสองประเภทถูกโพลีเมอร์ในเส้นใย H. pylori และ Pseudomonas aeruginosa: FlaA และ FlaB ซึ่งเข้ารหัสโดยยีน fliC FlaAs มีความแตกต่างกันและแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยหลายกลุ่มโดยมีมวลโมเลกุลแตกต่างกันระหว่าง 45 ถึง 52 kDa FlaB เป็นเนื้อเดียวกันโดยมีมวลโมเลกุล 53 kDa
บ่อยครั้งที่ไลซีนตกค้างของแฟลกเจลลินเป็นเมธิล นอกจากนี้ยังมีการดัดแปลงอื่น ๆ เช่นไกลโคซิเลชันของ FlaA และฟอสโฟรีเลชันของไทโรซีนที่ตกค้างของ FlaB ซึ่งมีหน้าที่ตามลำดับความรุนแรงและสัญญาณการส่งออก
การเจริญเติบโตของเส้นใยแฟลกเจลลาร์ในแบคทีเรีย
การระบาดของแบคทีเรียสามารถกำจัดได้โดยการทดลองและสามารถศึกษาการงอกใหม่ได้ หน่วยย่อยแฟลกเจลลินถูกขนส่งผ่านพื้นที่ภายในของโครงสร้างนี้ เมื่อถึงจุดสุดขีดหน่วยย่อยจะถูกเพิ่มตามธรรมชาติด้วยความช่วยเหลือของโปรตีน ("cap protein") ที่เรียกว่า HAP2 หรือ FliD
การสังเคราะห์เส้นใยเกิดขึ้นโดยการประกอบของตัวเอง นั่นคือการเกิดพอลิเมอไรเซชันของแฟลกเจลลินไม่จำเป็นต้องใช้เอนไซม์หรือปัจจัย
ข้อมูลสำหรับการประกอบไส้หลอดพบได้ในหน่วยย่อยเอง ดังนั้นหน่วยย่อยของแฟลกเจลลินจึงพอลิเมอร์ไลซ์เพื่อสร้างโพรโทฟิลาเมนต์สิบเอ็ดตัวซึ่งรวมกันเป็นหนึ่งเดียว
การสังเคราะห์แฟลเจลลินของ P. aeruginosa และ Proteus mirabilis ถูกยับยั้งโดยยาปฏิชีวนะเช่น erythromycin, clarithromycin และ azithromycin
Flagellin เป็นตัวกระตุ้นของระบบภูมิคุ้มกัน
การศึกษาครั้งแรกแสดงให้เห็นว่าแฟลกเจลลินที่ความเข้มข้นของอนุโนโมลาร์จากซัลโมเนลลาเป็นตัวกระตุ้นที่มีศักยภาพของไซโตไคน์ในเซลล์โปรโมโนไซต์
จากนั้นแสดงให้เห็นว่าการชักนำของการตอบสนองต่อการอักเสบเกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างแฟลกเจลลินและตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด
ตัวรับพื้นผิวที่โต้ตอบกับแฟลกเจลลินคือประเภทโทร -5 (TLR5) จากนั้นการศึกษาด้วย recombinant flagellin แสดงให้เห็นว่าเมื่อไม่มีบริเวณที่มีภาวะ hypervariable จะไม่สามารถกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันได้
TLR5s มีอยู่ในเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันเช่นลิมโฟไซต์นิวโทรฟิลโมโนไซต์มาโครฟาจเซลล์เดนไดรติกเซลล์เยื่อบุผิวและต่อมน้ำเหลือง ในลำไส้ TLR5 ควบคุมองค์ประกอบของไมโครไบโอต้า
โดยทั่วไปแบคทีเรียแกรมลบจะใช้ระบบคัดหลั่ง type-III เพื่อแปลแฟลกเจลลินเข้าไปในไซโตพลาสซึมของเซลล์โฮสต์ทำให้เกิดเหตุการณ์ต่างๆภายในเซลล์ ดังนั้นแฟลกเจลลินในตัวกลางภายในเซลล์จึงได้รับการยอมรับจากโปรตีนของตระกูล NAIP (โปรตีนในตระกูล apoptosis inhibitor / NLR)
ต่อจากนั้นแฟลกเจลลิน -NAIP5 / 6 คอมเพล็กซ์จะทำปฏิกิริยากับตัวรับคล้าย NOD ซึ่งสร้างการตอบสนองของโฮสต์ต่อการติดเชื้อและความเสียหาย
แฟลกเจลลินและพืช
พืชรับรู้โปรตีนนี้ผ่านทางเดินตรวจจับแฟลเจลลิน 2 (FLS2) ตัวหลังเป็นไคเนสรีเซพเตอร์ที่อุดมด้วยลิวซีนและคล้ายคลึงกับ TLR5 FLS” โต้ตอบกับบริเวณขั้ว N ของแฟลกเจลลิน
การจับแฟลกเจลลินกับ FLS2 ก่อให้เกิดฟอสโฟรีเลชันของเส้นทางไคเนส MAP ซึ่งมีผลในการสังเคราะห์โปรตีนที่เป็นสื่อกลางในการป้องกันการติดเชื้อจากเชื้อราและแบคทีเรีย
ในพืชกลางคืนบางชนิดแฟลเจลลินยังสามารถจับกับตัวรับ FLS3 ได้ ด้วยวิธีนี้พวกเขาป้องกันตัวเองจากเชื้อโรคที่หลบเลี่ยงการป้องกันที่ไกล่เกลี่ยโดย FLS2
Flagellin เป็นตัวเสริม
สารเสริมคือวัสดุที่เพิ่มการตอบสนองของเซลล์หรือร่างกายต่อแอนติเจน เนื่องจากวัคซีนหลายชนิดก่อให้เกิดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่ไม่ดีจึงจำเป็นต้องใช้ยาเสริมที่ดี
การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของแฟลกเจลลินเป็นสารเสริม การตรวจสอบเหล่านี้ประกอบด้วยการใช้ recombinant flagellin ในวัคซีนประเมินโดยใช้แบบจำลองสัตว์ อย่างไรก็ตามโปรตีนนี้ยังไม่ผ่านระยะที่ 1 ของการทดลองทางคลินิก
แฟลกเจลลิน recombinant ที่ศึกษา ได้แก่ flagellin - epitope 1 ของ hematoglutinin ไวรัสไข้หวัดใหญ่ flagellin-epitope ของ Schistosoma mansoni; แฟลกเจลลิน - สารพิษที่ทนต่อความร้อนจากอีโคไล แฟลเจลลิน - โปรตีนพื้นผิวพลาสโมเดียม 1; และแฟลกเจลลิน - โปรตีนซองของไวรัสไนล์รวมถึงสารอื่น ๆ
มีข้อดีบางประการในการใช้แฟลกเจลลินเป็นสารเสริมในวัคซีนสำหรับมนุษย์ ข้อดีเหล่านี้มีดังนี้:
1) มีประสิทธิภาพในปริมาณที่ต่ำมาก
2) ไม่กระตุ้นการตอบสนองของ IgE
3) ลำดับของสารเสริมอื่น Ag สามารถแทรกลงในลำดับแฟลเจลลินได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อเส้นทางการส่งสัญญาณแฟลกเจลลินผ่าน TLR5
การใช้แฟลกเจลลินอื่น ๆ
เนื่องจากยีนแฟลกเจลลินมีความหลากหลายจึงสามารถใช้สำหรับการตรวจจับเฉพาะหรือเพื่อการระบุชนิดหรือสายพันธุ์
ตัวอย่างเช่นการรวมกันของ PCR / RFLP ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาการกระจายและความหลากหลายของยีนแฟลกเจลลินในอีโคไลที่แยกได้จากอเมริกาเหนือ
อ้างอิง
- Hajam, IA, Dar, PA, Shahnawaz, I. , Jaume, JC, Lee, JH 2017 แบคทีเรียแฟลกเจลลิน - สารกระตุ้นภูมิคุ้มกันที่มีศักยภาพ การทดลองและการแพทย์ระดับโมเลกุล, 49, e373
- Kawamura-Sato, K. , Inuma, Y. , Hasegawa, T. , Horii, T. , Yamashino, T. , Ohta, M. สารต้านจุลชีพและเคมีบำบัด, 44: 2869–2872
- Mizel, SB, Bates, JT 2010 แฟลกเจลลินเป็นสารเสริม: กลไกและศักยภาพของเซลล์ วารสารวิทยาภูมิคุ้มกัน 185, 5677-5682
- Prescott, LM, Harley, JP, Klain, SD 2002. จุลชีววิทยา. Mc Graw-Hill นิวยอร์ก
- Schaechter, M. 2009. สารานุกรมจุลชีววิทยาแบบตั้งโต๊ะ. สำนักพิมพ์วิชาการซานดิเอโก
- Winstanley, C. , Morgan, AW 1997 ยีนแฟลกเจลลินของแบคทีเรียเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับการตรวจหาพันธุศาสตร์ของประชากรและการวิเคราะห์ทางระบาดวิทยา จุลชีววิทยา, 143, 3071-3084