Строение хеликобактер пилори: Helicobacter pylori ( )

Содержание

Биологические свойства Helicobacter pylori

Выделенные спиральные и изогнутые бактерии из биоптатов СОЖ больных антральным гастритом и язвенной болезнью первоначально были классифицированы как C.pylori на основе морфологической (изогнутые, подвижные, грамотрицательные микробы), физиологической (микроаэрофилы, асахаролитические, муколитические) и экологической (адаптированы к жизни в слизистой желудка) характеристик (C. Goodvin, 1989; 1990).

Однако дальнейшие исследования в области таксономии (ультраструктуре) C.pylori отчетливо показали значительные отличия их от рода Campylobacter по следующим параметрам: последовательности аминокислотных остатков в 5S и 16S РНК, составу дыхательных хинонов и высших жирных кислот клетки, структуре белков наружной мембраны, степени гомологии ДНК и особенностям чувствительности к антибиотикам. Изучение фенотипических и ультраструктурных критериев C.pylori и, другого тесно связанного с ним рода, Wolinella, также выявило значительные отличия по профилю клеточных жирных кислот, ростовым характеристикам и ферментативным возможностям.

Все это не позволило отнести новый выделенный микроорганизм ни к роду Campylobacter, ни к роду Wolinella, поэтому был образован новый род, получивший название Helicobacter (helix – спираль, bacter — палочка), а изучаемый микроорганизм был назван Helicobacter pylori (хеликобактер пилори) (J. Fox, 1987; M. Lambert, 1987; P. Lau, 1987; L.Thomson, 1988).

Helicobacter pylori – мелкие, грамотрицательные, неспорообразующие, микроаэрофильные бактерии, в форме изогнутой, S-образной или слегка спиральной формы.

В настоящее время описано 24 вида хеликобактеров, некоторые из них ранее были известны под другими наименованиями (Fox J.2004).

Стареющие бактериальные клетки утрачивают типичную спиралевидную форму и переходят в кокковую (тип 1). Дегенеративные изменения в кокковую форму могут происходить и при неблагоприятных воздействиях факторов внешней среды (изменение температуры или рН) или неправильном применении антибиотиков (тип 2). Кокковые формы 2 типа теряют фермента-тивную активность и репродуктивную способность, у них редуцируется обмен веществ, что создает благоприятные условия для их сохранения в кишечнике и во внешней среде, откуда они могут передаваться человеку фекально-оральным путём.

Попав в желудок, H.pylori вновь трансформируется в спиралевидные, активные формы, способные колонизировать СОЖ.

Кокковидные формы H.pylori имеют огромное значение для диагностики H.pylori-инфекции. Их наличие может привести к ошибкам в диагностике, поскольку эти формы не культивируются, не имеют характерных признаков при световой микроскопии, не продуцируют уреазу или продуцируют ее в малых количествах, способны экспрессировать другие антигены (G. Bode, 1993; L. Cellini 1994).

Толщина бактерии 0,5-1,0 мкм, длина 2,5-3,5 мкм. Бактериальная клетка покрыта гладкой оболочкой, на одном из полюсов имеет 1-6 мономерных жгутиков.

Наличие жгутиков, а также гладкой клеточной оболочки и спиралевидной формы, позволяет этому микроорганизму передвигаться в толще слизи вдоль градиента рН и служит одним из факторов его вирулентности. Кроме того, жгутики способствуют аггрегации H.pylori для колонизации их на эпителиальной поверхности СОЖ (С.Г Довгаль, 1993; М.А. Рожавин, 1989; R. Sidebothman, 1990)

Клеточная стенка H. pylori гладкая, к наружи от ее мембраны определяется электронноплотный гликокаликс (капсулоподобная оболочка) толщиной более 40 нм с радиальной цикличностью около 14 нм, в его состав входят углеводсодержащие полимеры, необходимые для адгезии H.pylori на поверхности эпителиоцитов. Наиболее прочно H.pylori связывается с экстрактом глицеролипидов (сульфатированным алколацил-глицеролипидом) эпителиальных клеток антрального отдела СОЖ, являющимся специфическим рецептором для H.pylori и объясняет его родство к пилорическому отделу желудка.

Наиболее благоприятными условиями для жизни, роста и размножения микроорганизма считаются: температура +37оC и рН среды 4,0-6,0, хотя они выживают и при рН 2,5. В ходе эволюции, бактериальная клетка приобрела жизненноважные физиологические свойства, позволяющие ей активно функционировать при «неблагоприятных» условиях.

H.pylori имеет достаточно широкий набор факторов патогенности, большинство из которых хорошо адаптированы к условиям паразитизма этого микроорганизма в желудке, обеспечивая ему выживание в кислой среде желудочного содержимого и колонизацию слизистой оболочки.

H.pylori продуцируют высокоактивный фермент уреазу, каталазу, муциназу, оксидазу, гемолизин, щелочную фосфатазу, гамма-глутамилтрансферазу, алкогольдегидрогеназу, глюкосульфосфатазу, протеазу, фосфолипазу, белок – ингибитор секреции соляной кислоты, многочисленные адгезины (к цитоскелету, клеточной мембране, ламинину, холестеролу), цитотоксины белковой природы и др. (Л.И. Аруин, 1990; А.Б. Жебрун, 1993; R. Sidebothman, 1990).

При столь широком спектре ферментативной активности H.pylori не содержит ферментов, метаболизирующих углеводы. Метаболизм бактериальной клетки обеспечивается энергией, освобождающейся при утилизации трикарбоновых кислот или/и аминокислот, но не углеводов, к окислению которых он не способен.

Реализация факторов патогенности H.pylori запускает целый ряд механизмов патогенеза инфекции: деструктивные процессы на молекулярном, клеточном и тканевом уровне, цитотоксические эффекты, нарушение секреции, компенсаторные реакции желез, интенсивную воспалительную реакцию с преобладанием нейтрофильной инфильтрации и большим числом в слизистой оболочке плазматических клеток, продуцирующих IgA (В.

А. Исаков, 2003).

Бактерии рода Helicobacter и источники их выделения

Helicobacter spp. Хозяин Локализация Исследование
H.hepaticus кошки, собаки мыши, крысы печень желчный пузырь, кишечник Ward J. (1994) Fox J.(19940 Ward J. (1996) Geistfeld J. (2003)
H.bilis кошки, собаки мыши желчный пузырь кишечник (нормофлора, колит) желчный пузырь печень Fox J. (1995) Frankein C. (1998) Shomer N. (1998)
H.rappini (Flexispira rappini) кошки, собаки, овцы мыши клишечник желудок, печень кишечник (нормофлора) SchaUer D. (1993) Milosavlievic T. (2001)
H.muridarum крысы, мыши кошки, собаки кишечник (нормофлора, колит) желудок кишечник Queiroz D (1992) Lee A. (1992)
H.rodentium крысы, мыши кишечник (нормофлора) Shomer N. (1998) Geistfeld J. (2003)
H.trocontum крысы кишечник (нормофлора) Geistfeld J. (2003)
H.cholecystus сирийские хомяки камни желчного пузыря Franklin C. (1996)
H.cinaedi (H.westmeadii) сирийские хомяки, кошки собаки, крысы, лисы, резус макаки кишечник (нормофлора) кишечник, желудок кишечник Gebhart C. (1989) Vandame P. (2001)
H.gonmani мыши кишечник Robertson B. (2001)
H.canis собаки, бельгийские кошки печень, желудок кишечник (диарея) Stanley J. (1993) Fox J. (1996) Foley J. (1999)
H. pullorum куры печень, кишечник Stanley J. (1994)
H.heilmanii (Gastrospirillum gominis) кошки, собаки обезьяны желудок (нормофлора, гастрит), кишечник Lee A. (1993) Stolte M. (1997) Fox J. (2001)
H.bizzozeronii кошки, собаки желудок (нормофлора, гастрит), кишечник Hanninen M. (1996) Vandamme P. (2000)
H.pametensis стицы, свиньи желудок Dewhist F. (1994) Hague M. (1995)
H.fenneliae собаки обезьяны кишечник Hague M. (1995)
H.canadensis кишечник Hague M. (1995)
H.felis мыши кошки, собаки желудок желудок (нормофлора, гастрит) Simmons J. (2000) Vandame P. (2000) Gestfeld J. (2003)
H.nemestrinae (Gastrospirillum gominis 1) макаки желудок (нормофлора) Bonsdon M. (1991)
H.mustelae хорьки, норки желудок (аденокарцинома, MALT-лимфома) кишечник Erdman S. (1997) Fox J. (1997)
H.acinomix гепард желудок (нормофлора)
H.salomonis кошки, собаки желудок (нормофлора, гастрит) Vandamme P. (2000)
H.aurati сирийские хомяки желудок Patterson M. (2000)
H.mesocricetorum хомяки кишечник (нормофлора) Simmons S. (2000)
H.pylori кошки гастрит Esteves M.
(2000)

Современные данные о факторах патогенности Helicobacter pylori

Группа факторов патогенности Факторы
1. Структура и компоненты бактериальной клетки
  • «гель-динамическая» (эластичная морфология)
  • наличие жгутиков и подвижность
  • адгезины (к цитоскелету, клеточной мембране, ламинину, холестеролу)
  • липополисахарид
  • способность превращаться в кокковую форму (при неблагоприятных условиях
2. Экстрацеллюлярные факторы
  • уреаза
  • каталаза
  • оксидаза
  • гемолизин
  • муциназа
  • гемолизин
  • щелочнуая фосфатаза
  • гаммаглутамилтрансфераза
  • алкогольдегидрогеназа
  • глюкосульфосфатаза
  • протеаза
  • фосфолипазу
  • белок – ингибитор секреции соляной кислоты
  • цитотоксины белковой природы
3. Способность индуцировать, активировать или стимулировать целлюлярные продукты макроорганизма
  • индукция фактора активации тромбоцитов
  • индукция лейкотриенов
  • индукция прокоагулянтной активности
  • стимуляция интерлейкинов и фактора некроза опухоли
  • активация цитохрома Р-450
4. Индукторы аутоиммунных реакций
  • наличие общих свойств H.pylori с компонентами слизистой желедка/li>

Helicobacter pylori-ассоциированный хронический гастрит: новые технологии эндоскопической диагностики

Хронический гастрит является самым распространенным заболеванием желудочно-кишечного тракта, которым страдает от 50 до 80% взрослого населения земного шара [1]. Основной причиной возникновения хронического гастрита является инфицирование слизистой оболочки желудка Helicobacter pylori. По данным многочисленных исследований, H. pylori-ассоциированный хронический гастрит составляет приблизительно 80% среди всех форм гастритов [2]. Эта инфекция вызывает большой спектр патологических изменений слизистой оболочки желудка, в числе которых атрофический гастрит и кишечная метаплазия, являющиеся предраковыми состояниями, на фоне которых могут развиваться предраковые изменения слизистой оболочки (дисплазия низкой и высокой степени) и в ряде случаев рак желудка [3—6]. Поэтому в настоящее время диагностика и своевременная терапия H. pylori-ассоциированного гастрита рассматриваются как глобальная стратегия профилактики рака желудка [7, 8].

Эндоскопическое исследование с выполнением биопсии слизистой оболочки желудка сегодня является основным методом диагностики хронического гастрита [9—13]. Однако возможности эндоскопии в белом свете имеют ограниченные возможности в диагностике H. pylori-ассоциированного гастрита и связанных с ним предраковых состояний и изменений слизистой оболочки желудка [14]. Только в ряде случаев при выраженных воспалительных и атрофических изменениях слизистой оболочки могут определяться специфические эндоскопические признаки, такие как множественные нодулярные образования [15, 16] при активном хроническом H. pylori-ассоциированном гастрите, исчезновение желудочных складок и визуализация сосудов подслизистого слоя [17] при атрофии, а также очаги пепельного или белесоватого цвета [18, 19] при развитии кишечной метаплазии. Однако эти признаки имеют очень низкую чувствительность, в особенности у пациентов с минимальными воспалительными и начальными атрофическими изменениями [20]. С внедрением новых эндоскопических технологий, таких как увеличительная и узкоспектральная эндоскопия, появилась возможность детально и углубленно исследовать минимальные структурные изменения слизистой оболочки, возникающие под влиянием инфекции H. pylori.

Узкоспектральная эндоскопия (narrow band imaging — NBI) — это оптическая эндоскопическая диагностическая методика, основанная на использовании специальных оптических фильтров, суживающих спектр световой волны и повышающих контрастность получаемого изображения, что позволяет получить детальную картину сосудистого рисунка тканей [21]. Увеличительная эндоскопия (High-Magnification Endoscopy) проводится с помощью специальных эндоскопов, имеющих на дистальном конце оптическую линзу и позволяющих детально изучить слизистую оболочку с оптическим увеличением более чем в 100 крат. Совместное применение увеличительной и узкоспектральной эндоскопии дает возможность подробно оценить поверхность эпителия и микрососуды слизистой оболочки желудка [22].

При эндоскопическом осмотре с увеличением слизистой оболочки желудка оцениваются два основных компонента [23]: микрососудистый рисунок и микроструктура поверхности эпителия. В микрососудистой архитектонике поверхностных слоев слизистой оболочки желудка различают две главных составляющих: субэпителиальную капиллярную сеть (subepithelial capillary network — SECN) и собирательные венулы (collecting venules — CV). Микроструктура поверхности слизистой оболочки желудка представлена желудочными ямками и бороздами различной формы. Ямки гистологически соответствуют желудочным железам, в которых выделяется несколько основных компонентов: устье, краевой ямочный эпителий, представляющий область, окружающую устье железы, а также промежуточная часть — выступающая зона между устьями желез. Таким образом, рисунок поверхности эпителия сформирован в основном промежуточной частью, окаймленной краевым ямочным эпителием.

Микроанатомия слизистой оболочки имеет неодинаковое строение в разных отделах желудка [24]. Согласно K. Yao и соавт. [25], в норме в теле желудка микрососудистая архитектоника представлена субэпителиальной капиллярной сетью, имеющей форму «пчелиных сот», которые расположены по периферии от ямок. Полигональные петли истинных капилляров окружают каждую желудочную ямку, формируя под эпителием сеть, ветви которой сходятся в собирательные венулы, имеющие вид «морской звезды». Структура поверхности эпителия нормальной слизистой оболочки тела желудка представлена ямками округлой формы, устья которых представлены в виде точек.

Слизистая оболочка антрального отдела желудка имеет другую картину. Микрососудистая архитектоника нормальной слизистой оболочки антрального отдела желудка представлена закрученными (coil-shaped) микрососудами, которые располагаются внутри эпителиальных структур. Собирательные венулы визуализируются реже, так как они залегают в более глубоких частях собственной пластинки, чем в теле желудка, и распространяются в косом направлении. Рисунок поверхности эпителия представлен ямками овальной или линейной формы, устья желез не визуализируются, так как имеют косое направление.

Важным признаком нормальной слизистой оболочки тела желудка, не подвергшейся инфицированию H. pylori, является наличие правильно расположенных собирательных венул (regular arrangement of collecting venules — RAC). По данным К. Yagi и соавт. [26], этот признак имеет высокую чувствительность и специфичность (93,8 и 96,2% соответственно). Напротив, отсутствие собирательных венул является характерным признаком H. pylori-ассоциированного гастрита, имеющим чувствительность и специфичность, по данным G. Anagnostopoulos и соавт. [27], 100 и 92,7% соответственно. Поэтому самым первым признаком начавшегося воспалительного процесса, индуцированного H. pylori, является исчезновение собирательных венул при сохранении округлой формы ямок и капиллярной сети. Это, вероятно, связано с воспалительной инфильтрацией, разрушением микрососудистой структуры и изменением кровотока, а также дегенерацией поверхностного эпителия. Подчеркивая важность описания собирательных венул, S. Nakagawa и соавт. [28] выделили несколько типов рисунка. Правильный тип (regular, R-тип) определяется наличием правильно расположенных собирательных венул, что характерно для нормальной слизистой оболочки. Скрытый тип (obscured, О-тип) характеризуется полным отсутствием собирательных венул и наблюдается при возникновении гастрита. Дополнительно был выделен неправильный тип (irregular, I-тип) с хаотично расположенными собирательными венулами, что встречается в случае развития атрофических изменений слизистой оболочки.

Дальнейшее прогрессирование воспалительных и дегенеративных изменений слизистой оболочки желудка, возникающее под воздействием инфекции H. pylori, сопровождается характерными изменениями микроструктуры слизистой оболочки желудка, наблюдаемыми при применении увеличительной эндоскопии [29]. При активном воспалении ямки расширяются, окружаются зоной эритемы, появляются разделительные борозды, полностью исчезает капиллярная сеть. Также отмечается, что с увеличением степени воспалительного процесса ямки приобретают более расширенную и удлиненную форму [30]. При развитии атрофических изменений слизистой оболочки микроструктура ее поверхности эпителия (ямки и борозды) не прослеживается, субэпителиальная капиллярная сеть разрушена и не определяется, а микрососудистая архитектоника представлена только хаотично расположенными собирательными венулами. Указанные изменения детально описаны в различных классификационных системах.

С целью объективизировать и описать все изменения слизистой оболочки, происходящие под действием H. pylori, многими специалистами были созданы различные классификационные системы. Одной из первых работ, посвященных изучению рисунка поверхности слизистой оболочки при хроническом гастрите, явилась работа N. Sakaki и соавт. [31]. С помощью увеличительного фиброскопа FGS-ML II («Machida», Токио, Япония) с увеличением в 30 раз впервые подробно описана микроструктура слизистой оболочки желудка при различных воспалительных и дегенеративных изменениях. Было выделено четыре основных типа ямочного рисунка слизистой оболочки желудка, для которых впоследствии были определены наиболее характерные гистологические изменения: А — точечные ямки (нормальная слизистая оболочка), В — короткие линейные ямки (хронический гастрит), С — полосатые борозды (атрофия и кишечная метаплазия), D — ячеистые борозды (выраженная атрофия и кишечная метаплазия). Созданная классификация широко используется Японскими специалистами и по настоящее время [32]. С внедрением современной эндоскопической аппаратуры, изменения микроструктуры слизистой оболочки, возникающие при хроническом гастрите, были детально описаны в так называемой «Z-классификации», созданной K. Yagi и соавт. [33] (табл. 1). В рамках этой классификационной системы тип Z-0 описывает нормальную слизистую оболочку, типы Z-1 и Z-2 являются типичными проявлениями H. pylori-гастрита, а тип Z-3 наблюдается при развитии атрофических изменений (см. табл. 1). Позднее этими же авторами «Z-классификация» была переработана и дополнена новыми типами, детально описывающими минимальные воспалительные изменения. Новая классификационная система получила название «АВ-классификация» [34], поскольку описывает не только воспалительные изменения в теле желудка («body» — «В»), но и особенности слизистой оболочки антрального отдела и атрофические изменения («atrophic mucosa and antral mucosa» — «А»). Однако эти признаки не были валидизированы в Европейских странах, к тому же критерии различных типов имеют субъективный описательный характер и могут интерпретироваться различными специалистами по-разному. В связи с этим ведущими европейскими и японскими специалистами была разработана упрощенная классификационная система [35], описывающая четыре типа рисунка слизистой оболочки, включающих основные типы гистологических изменений (табл. 2): нормальная слизистая оболочка (тип 1), хронический гастрит (тип 2 и тип 3), атрофические изменения (тип 4). В антральном отделе желудка важным и наиболее характерным признаком хронического воспаления является исчезновение капиллярной сети [36].

Таблица 1. Z-классификация изменений микроструктуры поверхности и микрососудистого рисунка при хроническом гастрите по Yagi

Таблица 2. Классификация изменений микроструктуры поверхности и микрососудистого рисунка при хроническом гастрите по Anagnostopoulos

Отдельной и очень важной задачей эндоскопического увеличительного исследования является диагностика кишечной метаплазии. Согласно исследованию A. Bansal и соавт. [37], виллезный и гребневидный рисунок соответствуют гистологическому диагнозу кишечной метаплазии с высокой чувствительностью и специфичностью (80 и 100% соответственно). Однако наиболее ярким и характерным для кишечной метаплазии признаком является обнаружение так называемых светло-синих гребней (Light blue crests — LBC) — тонких светло-синих линий на гребнях эпителия или борозд [38]. Этот феномен возникает только при осмотре в узком спектре света вследствие отражения короткой длины волны (400—430 нм) от поверхности ткани, имеющей реснитчатую поверхность, какую имеют щеточная каемка клеток кишечной метаплазии и двенадцатиперстной кишки. По данным N. Uedo и соавт. [38], выявление светло-синих гребней как предиктора кишечной метаплазии имеет высокую чувствительность и специфичность — 89 и 93% соответственно. Однако светло-синие гребни обнаруживаются не во всех участках кишечной метаплазии, поэтому необходимо использование других признаков при проведении эндоскопического исследования. Альтернативной характеристикой кишечной метаплазии являются краевые матовые полосы (marginal turbid band) — белые непрозрачные полосы, окаймляющие эпителиальные структуры [39]. Этот феномен возникает благодаря расширению и укорочению промежуточной части между ямками желез желудка. Как правило, краевые матовые полосы характеризуют недавнее развитие кишечной метаплазии, в то время как светло-синие гребни в большей степени связаны с давно присутствующими очагами. В исследовании J. An и соавт. [39] чувствительность, специфичность и точность краевых матовых полос в диагностике кишечной метаплазии составляла 100, 66,0 и 81,7% соответственно. Этот признак можно легко выявить при развитии кишечной метаплазии в теле желудка, однако в антральном отделе желудка краевые матовые полосы иногда трудно дифференцировать от краевого железистого эпителия структур нормальной слизистой оболочки.

В настоящее время эрадикация H. pylori является ключевым инструментом в терапевтическом лечении хронического гастрита и язвенной болезни, а также наиболее перспективной стратегией по канцерпревенции рака желудка. Однако в гистологическом каскаде изменений слизистой оболочки желудка существует так называемая «точка невозврата», при достижении которой эрадикационная терапия не может приводить к регрессии патологических изменений и предотвратить развитие рака желудка. Именно поэтому чем раньше начинается лечение, тем эффективнее происходит восстановление слизистой оболочки [40].

Эрадикация H. pylori приводит к излечению и восстановлению при неатрофическом гастрите, однако при развитии атрофии слизистой оболочки желудка и кишечной метаплазии, результаты исследований по эффективности эрадикации являются противоречивыми. Как показывают исследования, эрадикация H. pylori устраняет воспалительную инфильтрацию, улучшает функциональные способности тела желудка, замедляет или даже останавливает прогрессирование атрофии, а в некоторых случаях процессы атрофии могут подвергнуться обратному развитию. Однако в настоящее время нет убедительных данных о том, что эрадикация H. pylori может привести к регрессу кишечной метаплазии [41]. Таким образом, эрадикационная терапия H. pylori позволяет улучшить состояние слизистой оболочки желудка, что сопровождается изменениями микроструктуры слизистой оболочки, наблюдаемыми при проведении увеличительной эндоскопии.

В исследовании K. Yagi и соавт. [42] при наблюдении за пациентами через 2 мес после лечения определялись два признака успешной терапии: исчезновение эритемы и отека между желудочными ямками, а также изменения структуры ямок — увеличенные белые ямки становятся точечными. Также исследователи отмечают и изменение микрососудистой архитектоники в виде снижения плотности нерегулярной капиллярной сети. Известно, что для восстановления слизистой оболочки необходимо несколько месяцев после проведения успешной элиминации инфекции H. pylori, поэтому контрольное исследование следует проводить не ранее, чем через 2—3 мес после эрадикационной терапии. Однако, по данным исследования T. Tahara и соавт. [30], даже через 12 нед сохраняются незначительные изменения в микроструктуре слизистой оболочки, проявляющиеся в минимальной нерегулярности ямок и капиллярной сети. Поэтому полное восстановление слизистой оболочки — это длительный процесс, требующий эндоскопического контроля и наблюдения.

Однако, по данным исследований, при умеренной и выраженной атрофии, а также в случаях возникновения кишечной метаплазии изменения микроструктуры слизистой оболочки после успешной эрадикационной терапии в короткие сроки (3 мес) не наблюдались. Вероятно, для наблюдения за динамикой атрофических и метапластических изменений требуются гораздо более продолжительные интервалы наблюдения. Учитывая эти факты, достоверно говорить об эффективности элиминации H. pylori приходится только у пациентов без атрофических и метапластических изменений слизистой оболочки.

Таким образом, современные эндоскопические технологии открывают новые перспективы не только в диагностике предопухолевых состояний и изменений, но и в выявлении инфекции H. pylori, а также контроле эффективности эрадикационной терапии. Использование увеличительной и узкоспектральной эндоскопии в комплексной диагностике пациентов с H. pylori-ассоциированным гастритом позволит возвести диагностический процесс на принципиально иной уровень, что в дальнейшем может привести к повышению качества наблюдения за такими больными и, как следствие, эффективности мер по профилактике рака желудка.

the new technologies for endoscopic diagnostics

23

ДОКАЗАТЕЛЬНАЯ ГАСТРОЭНТЕРОЛОГИЯ, 1—2, 2015

зволяет улучшить состояние слизистой оболочки

желудка, что сопровождается изменениями микро-

структуры слизистой оболочки, наблюдаемыми при

проведении увеличительной эндоскопии.

В исследовании K. Yagi и соавт. [42] при наблю-

дении за пациентами через 2 мес после лечения

определялись два признака успешной терапии: ис-

чезновение эритемы и отека между желудочными

ямками, а также изменения структуры ямок — уве-

личенные белые ямки становятся точечными. Так-

же исследователи отмечают и изменение микросо-

судистой архитектоники в виде снижения плотно-

сти нерегулярной капиллярной сети. Известно, что

для восстановления слизистой оболочки необходи-

мо несколько месяцев после проведения успешной

элиминации инфекции H. pylori, поэтому контроль-

ное исследование следует проводить не ранее, чем

через 2—3 мес после эрадикационной терапии. Од-

нако, по данным исследования T. Tahara и соавт.

[30], даже через 12 нед сохраняются незначитель-

ные изменения в микроструктуре слизистой обо-

лочки, проявляющиеся в минимальной нерегуляр-

ности ямок и капиллярной сети. Поэтому полное

восстановление слизистой оболочки — это дли-

тельный процесс, требующий эндоскопического

контроля и наблюдения.

Однако, по данным исследований, при умерен-

ной и выраженной атрофии, а также в случаях воз-

никновения кишечной метаплазии изменения ми-

кроструктуры слизистой оболочки после успешной

эрадикационной терапии в короткие сроки (3 мес)

не наблюдались. Вероятно, для наблюдения за ди-

намикой атрофических и метапластических измене-

ний требуются гораздо более продолжительные ин-

тервалы наблюдения. Учитывая эти факты, досто-

верно говорить об эффективности элиминации

H. pylori приходится только у пациентов без атрофи-

ческих и метапластических изменений слизистой

оболочки.

Таким образом, современные эндоскопические

технологии открывают новые перспективы не толь-

ко в диагностике предопухолевых состояний и из-

менений, но и в выявлении инфекции H. pylori, а

также контроле эффективности эрадикационной

терапии. Использование увеличительной и узко-

спектральной эндоскопии в комплексной диагно-

стике пациентов с H. pylori-ассоциированным га-

стритом позволит возвести диагностический про-

цесс на принципиально иной уровень, что в даль-

нейшем может привести к повышению качества на-

блюдения за такими больными и, как следствие,

эффективности мер по профилактике рака желудка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Калинин А.В., Хазанов А.И. Гастроэнтерология и гепатология диагно-

стика и лечение. Руководство для врачей. М.; 2007:59.

2. Рапопорт С.И. Гастриты (пособие для врачей). М.: ИД

«Медпрактика-М»; 2010.

3. Ihamäki T, Saukkonen M, Siurala M. Long term observation of subjects

with normal mucosa and with superficial gastritis: results of 23-27 years

follow-up examination. Scand J Gastroenterol. 1978;13:771-775.

4. Laurén P. The two histological main types of gastric carcinoma: diffuse and

so-called intestinal-type carcinoma. Acta Pathol Microbiol Scand.

1965;64:31-49.

5. Fukao A, Hisamichi S, Ohsato M et al. Correlation between the prevalence

of gastritis and gastric cancer in Japan. Cancer Causes Control. 1993;4:17-20.

6. Genta RM. Review article: gastric atrophy and atrophic gastritis-nebulous

concepts in search of a definition. Aliment Pharmacol Ther. 1998;12:17-23.

7. Dinis-Ribeiro M et al Management of precancerous conditions and lesions

in the stomach (MAPS): guideline from the European Society of Gastroin-

testinal Endoscopy (ESGE), European Helicobacter Study Group

(EHSG), European Society of Pathology (ESP), and the Sociedade Portu-

guesa de Endoscopia Digestiva (SPED). Endoscopy. 2012;44:74-94.

8. Ивашкин В.Т. Современная гастроэнтерология и предопухолевые за-

болевания пищеварительной системы. Рос. журн. гастроэнтерол., ге-

пат., колопроктол. 2002;3(1):4-9.

9. Eriksson NK, Färkkilä MA, Voutilainen ME et al. The clinical value of tak-

ing routine biopsies from the incisura angularis during gastroscopy. Endos-

copy. 2005;37:532-536.

10. Guarner J, Herrera-Goepfert R, Mohar A et al. Diagnostic yield of gastric

biopsy specimens when screening for preneoplastic lesions. Hum Pathol.

2003;34:28-31.

11. El-Zimaity HM, Graham DY. Evaluation of gastric mucosal biopsy site and

number for identification of Helicobacter pylori or intestinal metaplasia:

role of the Sydney System. Hum Pathol. 1999;30:72-77.

12. Rugge M, Genta RM. Staging and grading of chronic gastritis. Hum Pathol.

2005;36:228-233.

13. Kashin S, Pavlov A, Gono K, Nadezhin A. Endoscopic diagnosis of early

gastric cancer and gastric precancerous lesions. In: Pasechnikov VD, ed.

Gastric cancer: diagnosis, early prevention, and treatment. 1:edn. New York:

Nova Science Publishers; 2010:197-233.

14. Atkins L, Benedict EB. Correlation of gross gastroscopic findings with gas-

troscopic biopsy in gastritis. N Engl J Med. 1956;254:641-644.

15. Calabrese C, Di Febo G, Brandi G et al. Correlation between endoscopic

features of gastric antrum, histology and Helicobacter pylori infection in

adults. Ital J Gastroenterol Hepatol. 1999;31:359-365.

16. Carpenter HA, Talley NJ. Gastroscopy is incomplete without biopsy: clini-

cal relevance of distinguishing gastropathy from gastritis. Gastroenterology.

1995;108:917-924.

17. Redéen S, Petersson F, Jönsson KA et al. Relationship of gastroscopic fea-

tures to histological findings in gastritis and Helicobacter pylori infection in

a general population sample. Endoscopy. 2003;35:946-950.

18. Stathopoulos G, Goldberg RD, Blackstone MO. Endoscopic diagnosis of

intestinal metaplasia. Gastrointest Endosc. 1990;36:544-545.

19. Kaminishi M, Yamaguchi H, Nomura S et al. Endoscopic classification of

chronic gastritis based on a pilot study by the Research Society for Gastritis.

Dig Endosc. 2002;14:138-151.

20. Bah A, Saraga E, Armstrong D et al. Endoscopic features of Helicobacter

pylori-related gastritis. Endoscopy. 1995;27:593-596.

21. Kuznetsov K, Lambert R, Rey J-F. Narrow-Band Imaging: Potential and

Limitations. Endoscopy. 2006;38(1):76-81.

22. Yao K, Nagahama T, Hirai F et al. Clinical application of magnification

endoscopy with NBI in the stomach and the duodenum. In: Cohen J, ed.

Comprehensive atlas of highresolution endoscopy and narrow band imaging.

Boston: Blackwell Publishing; 2007:83-103.

23. Yao K, Nagahama T, Hirai F et al. Clinical application of magnification

endoscopy with NBI in the stomach and the duodenum. In: Cohen J, ed.

Comprehensive atlas of highresolution endoscopy and narrow band imaging.

Boston: Blackwell Publishing; 2007:83-103.

24. Yao K. Gastric microvascular architecture as visualized by magnifying en-

doscopy: body mucosa and antral mucosa without pathological change

HELICOBACTER PYLORI-АССОЦИИРОВАННЫЙ ХРОНИЧЕСКИЙ ГАСТРИТ

роль helicobacter pylori в развитии заболеваний желудка и двенадцатиперстной кишки

БГОУ ВПО ПГМА им. акад. Е.А. Вагнера

Минздравсоцразвития

 

Кафедра факультетской терапии

 

Зав. кафедрой проф:

Е.В. Владимирский.

Ведущий преподаватель:

Г.Д. Бабушкина.

 

 

УИРС: РОЛЬ HELICOBACTER PYLORI В РАЗВИТИИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЖЕЛУДКА И ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНОЙ КИШКИ.

 

 

 

Выполнила

студентка 4 курса,

лечебного факультета, 417 гр.

Никулина И.Н.

 

 

 

Пермь 2012

Оглавление

  • Введение3
  • История открытия3
  • Систематика5
  • Строение5
  • Геном6
  • Факторы вирулентности7
  • Патогенетические механизмы8
  • Диагностика инфекции9
  • Лечение Helicobacter pylori-ассоциированных заболеваний10
  • Критика теории решающей роли Helicobacter pylori в возникновении и развитии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки14
  • Вывод15
  • Список литературы16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Helicobacter pylori — спиралевидная грамотрицательная бактерия, которая инфицирует различные области желудка и двенадцатиперстной кишки. Многие случаи язв желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритов, дуоденитов, и, возможно, некоторые случаи лимфом желудка и рака желудка этиологически связаны с инфицированием Helicobacter pylori. Однако у большинства (до 90 %) инфицированных носителей Helicobacter pylori не обнаруживается никаких симптомов заболеваний.

Спиралеобразная форма бактерии, от которой, собственно, и произошло  родовое название Helicobacter, как полагают, связана с приобретением этим микроорганизмом в ходе эволюции способности проникать в слизистую  оболочку желудка и двенадцатиперстной кишки, и с тем, что такая форма  облегчает её движение в слизистом  геле, покрывающем слизистую оболочку желудка.

Так какая же роль отводится Helicobacter pylori  в развитии заболеваний  желудка и ДПК?

История открытия

В 1875 году немецкие учёные обнаружили спиралевидную бактерию в слизистой  оболочке желудка человека. Эта бактерия не росла в культуре (на известных  в то время искусственных питательных  средах), и это случайное открытие было, в конце концов, забыто.

В 1893 году итальянский исследователь  Джулио Биззоцеро описал похожую  спиралевидную бактерию, живущую  в кислом содержимом желудка собак.

В 1899 году польский профессор  Валерий Яворский из Ягеллонского университета в Кракове, исследуя осадок из промывных  вод желудка человека, обнаружил, помимо бактерий, напоминавших по форме  хворостины, также некоторое количество бактерий характерной спиралеобразной  формы. Он назвал обнаруженную им бактерию Vibrio rugula. Он был первым, кто предположил  возможную этиологическую роль этого  микроорганизма в патогенезе заболеваний  желудка. Его работа на эту тему была включена в польское «Руководство по заболеваниям желудка». Однако эта  работа не имела большого влияния  на остальной врачебный и научный  мир, поскольку была написана на польском языке.

В 1974 году профессор И. А. Морозов из Москвы обнаружил спиралевидные  бактерии в материале больных  после ваготомии во внутриклеточных  канальцах клеток желудка, а также  у больных язвой, которым не делали ваготомию. Однако способ выращивания  этих бактерий не был известен микробиологам, и о найденных бактериях просто забыли почти на десять лет.

Бактерия была вновь открыта  в 1979 году австралийским патологом  Робином Уорреном, который затем  провёл дальнейшие исследования её вместе с Барри Маршаллом, начиная с 1981 года. Уоррену и Маршаллу удалось  выделить и изолировать этот микроорганизм  из проб слизистой оболочки желудка  человека. Они также были первыми, кому удалось культивировать этот микроорганизм  на искусственных питательных средах. В оригинальной публикации Уоррен и Маршалл высказали предположение, что большинство язв желудка и гастритов у человека вызываются инфицированием микроорганизмом Helicobacter pylori, а не стрессом или острой пищей, как предполагалось ранее.

Медицинское и научное  сообщество медленно и неохотно признавали патогенетическую роль этой бактерии в развитии язв желудка и двенадцатиперстной кишки и гастритов, вследствие распространённого  в то время убеждения, что никакой  микроорганизм не в состоянии  выжить сколько-нибудь длительное время  в кислом содержимом желудка. Признание  научным сообществом этиологической роли этого микроба в развитии заболеваний желудка начало постепенно приходить лишь после того, как  были проведены дополнительные исследования. Один из наиболее убедительных экспериментов  в этой области был поставлен  Барри Маршаллом: он сознательно  выпил содержимое чашки Петри  с культурой бактерии H. pylori, после  чего у него развился гастрит. Бактерия была обнаружена в слизистой его желудка, тем самым были выполнены три из четырёх постулатов Коха. Четвёртый постулат был выполнен, когда на второй эндоскопии, спустя 10 дней после преднамеренного заражения, были обнаружены признаки гастрита и присутствие H. pylori. Затем Маршалл сумел продемонстрировать, что он в состоянии излечить свой хеликобактерный гастрит с помощью 14-дневного курса лечения солями висмута и метронидазолом. Маршалл и Уоррен затем пошли дальше и сумели показать, что антибиотики эффективны в лечении многих, если не большинства, случаев гастрита и язв желудка и двенадцатиперстной кишки.

В 1994 году Американский Национальный Институт Здравоохранения опубликовал  экспертное мнение, в котором утверждалось, что большинство рецидивирующих язв желудка и гастритов с  повышенной кислотностью вызываются инфицированием микробом H. pylori, и рекомендовал включать антибиотики в терапевтические  режимы при лечении язвенной болезни  желудка, а также гастритов с повышенной кислотностью. Постепенно накапливались данные также о том, что язвы двенадцатиперстной кишки и дуодениты также ассоциированы с инфицированием H. pylori.

В 2005 году первооткрыватели медицинского значения бактерии Робин  Уоррен и Барри Маршалл были удостоены  Нобелевской премии по медицине.

До того как стала понятна  роль инфекции Helicobacter pylori в развитии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и гастритов, язвы и гастриты обычно лечили лекарствами, которые  нейтрализуют кислоту (антациды) или  снижают её продукцию в желудке (ингибиторы протонного насоса, блокаторы h3-гистаминовых рецепторов, М-холинолитики и др.). Хотя такое лечение в  ряде случаев бывало эффективным, язвы и гастриты весьма часто рецидивировали после прекращения лечения. Весьма часто используемым препаратом для  лечения гастритов и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки был висмута субсалицилат (пепто-бисмол). Он часто был эффективен, но вышел из употребления, поскольку  его механизм действия оставался  непонятным. Сегодня стало понятно, что эффект пепто-бисмола был  обусловлен тем, что соли висмута  действуют на Helicobacter pylori как антибиотик. На сегодняшний день большинство  случаев язв желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритов и дуоденитов с  доказанной лабораторными тестами хеликобактерной этиологией, особенно в развитых странах, лечат антибиотиками, эффективными против Helicobacter pylori.

Хотя H. pylori остаётся наиболее медицински значимой бактерией, способной  обитать в желудке человека, у  других млекопитающих и некоторых  птиц были найдены другие представители  рода Helicobacter. Некоторые из них способны заражать и человека. Виды рода Helicobacter были также обнаружены в печени некоторых  млекопитающих, причём они способны вызывать поражения и заболевания печени.

Систематика

Бактерия была вначале  названа Campylobacter pyloridis в 1985 году, затем  название было исправлено в соответствии с правилами латинской грамматики на Campylobacter pylori в 1987 году, и только в 1989 году, после того, как анализ последовательностей ДНК этой бактерии показал, что в действительности она не принадлежит к роду Campylobacter, её и близкие ей виды выделили в отдельный род, Helicobacter Goodwin et al. 1989. Название pylōri происходит от «pylorus» (привратник желудка, циркулярный жом, перекрывающий проход из желудка в двенадцатиперстную кишку), которое, в свою очередь, происходит от греческого слова πυλωρός, означающего буквально «привратник».

Многие виды рода Helicobacter являются патогенными для человека и животных и обитают в ротовой  полости, желудке, различных отделов  кишечника человека и животных (патогенными  для человека и животных кроме H. pylori являются также виды H. nemestrinae, H. acinonychis, H. felis, H. bizzozeronii и H. salomonis). Наибольший уровень сходства по результатам ДНК-ДНК гибридизации отмечен между видами H. pylori и H. mustelae.

Виды рода Helicobacter являются единственными известными на сегодняшний  день микроорганизмами, способными длительно  выживать в чрезвычайно кислом содержимом желудка и даже колонизировать его слизистую.

Разработано много методов  определения как внутривидовой  дифференциации штамов H. pylori, так и  для дифференцировки от других видов  рода Helicobacter, такие как биотипические, и серологические методы, методы определения  уреазной активности и токсинообразования, так и молекулярные — белковый электрофорез клеточного лизата, метод  определения полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ), полимеразная цепная реакция (ПЦР), секвенирование 16S рибосомальной РНК. Показан высокий уровень внутривидового полиморфизма штаммов H. pylori по сравнению с крайне близким видом H. mustelae, проявляющим высокий уровень консерватизма. Полиморфизм заключается в однонуклеотидных заменах, а также крупных внутригеномных перестройках, и высоких частотах трансформации. Типовые штаммы H. pylori: ATCC 43504, DSM 4867, JCM 7653, LMG 7539, NCTC 11637.[21]

Строение

Helicobacter pylori — спиралевидная  грамотрицательная бактерия, около  3 мкм в длину, диаметром около  0,5 мкм. Она обладает 4-6 жгутиками  и способностью чрезвычайно быстро  двигаться даже в густой слизи  или агаре. Она микроаэрофильна,  то есть требует для своего развития наличия кислорода, но в значительно меньших концентрациях, чем содержащиеся в атмосфере.

Бактерия содержит гидрогеназу, которая может использоваться для  получения энергии путём окисления  молекулярного водорода, продуцируемого другими кишечными бактериями. Бактерия также вырабатывает оксидазу, каталазу и уреазу.

Helicobacter pylori обладает способностью  формировать биоплёнки, способствующие  невосприимчивости бактерии к  антибиотикотерапии и защищающие  клетки бактерий от иммунного ответа хозяина. Предполагают, что это увеличивает её выживаемость в кислой и агрессивной среде желудка.

В неблагоприятных условиях, а также в «зрелых» или старых культурах Helicobacter pylori обладает способностью превращаться из спиралевидной в  круглую или шарообразную кокковидную  форму. Это благоприятствует её выживанию  и может являться важным фактором в эпидемиологии и распространении бактерии. Кокковидная форма бактерии не поддаётся культивированию на искусственных питательных средах (хотя может спонтанно возникать по мере «старения» культур), но была обнаружена в водных источниках в США и других странах. Кокковидная форма бактерии также обладает способностью к адгезии к клеткам эпителия желудка in vitro.

Кокковидные клетки отличаются деталями строения клеточной стенки (преобладанием N-ацетил-D-глюкозаминил-β(1,4)-N-ацетилмурамил-L-Ала-D-Глю  мотива в пептидогликане клеточной  стенки (GM-дипептида)), изменение строения клеточной стенки приводит к неузнаванию  бактерии иммунной системой хозяина (бактериальная мимикрия).

Геном

Известно несколько штаммов Helicobacter pylori, и геном трех из них  полностью секвенирован.

Геном штамма «26695» представлен  кольцевой двуцепочечной молекулой  ДНК размером 1667867 пар оснований, и содержит 1630 генов, из которых 1576 кодируют белки, доля Г+Ц пар составляет 38 моль %. Геном штамма «J99» представлен  кольцевой двуцепочечной молекулой  ДНК размером 1643831 пар оснований, и содержит 1535 генов, из которых 1489 кодируют белки, доля Г+Ц пар составляет 39 моль %. Два изученных штамма демонстрируют  значительные генетические различия, до 6 % нуклеотидов у них различны.

Изучение генома H. pylori ведётся  в основном с целью улучшить наше понимание патогенеза гастритов  и язвенной болезни желудка, причин способности этого микроорганизма вызывать заболевание. На данный момент в базе данных генома Helicobacter pylori 62 гена отнесены к категории «генов патогенных» (то есть их наличие у бактерии коррелирует  с её патогенностью). Оба изученных  штамма имеют общий «остров патогенности» (общую последовательность генов, имеющих  отношение к вирулентности и  патогенности хеликобактера) длиной около 40 Кб, так называемый Cag. Этот участок  содержит более 40 генов. Он обычно отсутствует  у штаммов, которые выделены от людей, являющихся бессимптомными носителями H. pylori.

Ген cagA кодирует один из важнейших  белков вирулентности H. pylori. Штаммы, имеющие  ген cagA ассоциированны со способностью вызывать тяжёлые формы язвы желудка. Ген cagA кодирует белок длиной 1186 аминокислотных остатка. Белок cagA транспортируется внутрь клеток, где он нарушает нормальное функционирование цитоскелета. Остров патогенности Cag состоит из примерно 30 генов, кодирующих сложную систему секреции типа IV. После адгезии H.pylori к клеткам эпителия желудка, cagA впрыскивается в клетку посредством системы секреции типа IV. Белок cagA фосфолирируется тирозиновыми протеинкиназами клетки и взаимодействует с фосфатазой Src, изменяя морфологию клеток. Вирулентные штаммы H. pylori способны активировать рецептор эпидермального фактора роста (epidermal growth factor receptor, EGFR), мембранный белок с тирозинкиназным доменом. Активация EGFR H. pylori ассоциирована с изменённой сигнальной трансдукцией и изменением профиля экспрессии генов клетки хозяина, что может влиять на течение патологического процесса.

Показана синергетичность  действия генов babA2, cagA, и s1 vacA при патологическом процессе, вовлечённом в метаплазии кишечника. Продукты генов cagA и babA2 идентифицируются иммуногистохимически, гистологически и при помощи in situ гибридизации при метаплазии кишечника и злокачественных новообразованиях желудка, ассоциированных с хеликобактерной инфекцией и могут служить возможными диагностическими маркерами.

Лимфома

31.08.2018

Количество просмотров: 1892

Строение и функции лимфатической системы Лимфатическая система состоит из сосудов, которые формируют единую сеть, пронизывающую все внутренние органы. По этой сети течет бесцветная жидкость, которая называется лимфа. Одним из основных компонентов лимфы являются лимфоциты – клетки, которые продуцирует иммунная система. Другим звеном лимфатической системы являются лимфатические узлы (лимфоузлы), которые состоят из лимфоидной ткани. Именно в лимфоузлах формируются лимфоциты. Все звенья лимфатической системы – лимфоузлы, сосуды, лимфа выполняют ряд важных функций, необходимых для жизнедеятельности человека.

Лимфатическая система выполняет следующие функции:

Барьерная. В лимфе, кроме лимфоцитов, могут присутствовать различные болезнетворные бактерии, погибшие клетки, инородные для организма элементы. Лимфатический узел играет роль депо, который очищает лимфу, задерживая все патогенные частицы.

Транспортная. Лимфа осуществляет доставку питательных веществ из кишечника к тканям и органам. Кроме того, эта лимфа транспортирует из тканей межклеточную жидкость, благодаря чему осуществляется дренаж тканей.

Иммунная. Лимфоциты, которые продуцируют лимфоузлы, являются главным «инструментом» иммунной системы в борьбе с вирусами и бактериями. Они атакуют любые вредные клетки, которые обнаруживают. Именно из-за того, что в лимфоузлах скапливаются патогенные микроорганизмы, они увеличиваются при многих заболеваниях.

Причины возникновения лимфомы

К сегодняшнему дню не выделен один конкретный фактор, о котором можно сказать, что он является причиной возникновения лимфомы. Но в анамнезе (истории заболевания) пациентов с этой патологией часто присутствуют схожие обстоятельства. Это позволяет сделать вывод о том, что существует ряд предрасполагающих условий, которые не являются истиной причиной лимфомы, но создают благоприятную среду для развития и прогрессирования этой болезни. Различают следующие, предрасполагающие к лимфоме, факторы:

возраст, половая принадлежность; вирусные заболевания; бактериальные инфекции; химический фактор; прием иммунодепрессантов.

Возраст и половая принадлежность 

С возрастом функциональность некоторых органов нарушается, что создает условия, способствующие возникновению лимфомы. В группу риска входят люди в возрасте от 55 до 60 лет. Следует отметить, что среди пациентов с этим заболеванием присутствуют и лица в возрасте до 35 лет и даже дети. Но процент таких больных значительно ниже, чем пожилых людей. Половая принадлежность имеет значение для лимфомы Ходжкина (разновидность заболевания), потому что среди мужчин эта болезнь диагностируется чаще.

Вирусные заболевания 

Различные вирусные и бактериальные агенты нередко выступают в качестве сопутствующего лимфоме фактора. Так, у многих больных с поражением лимфатической системы обнаруживается вирус Эпштейна-Барр. Проникая в организм воздушно-капельным (например, при поцелуях) или контактно-бытовым (при прикосновениях, использовании вещей инфицированного человека) путем, этот вирус вызывает различные заболевания. Кроме лимфомы вирус Эпштейна-Барр может спровоцировать мононуклеоз (болезнь органов, продуцирующих слизь), гепатит (воспаление печени), рассеянный склероз (заболевание головного мозга). Проявляется заболевание симптомами, которые схожи для многих инфекций, а именно общим недомоганием, повышенной утомляемостью, повышением температуры. Спустя 5 – 7 дней после инфицирования у больного увеличиваются лимфатические узлы (в области шеи, нижней челюсти, паха) и появляется сыпь, которая может быть в форме точек, пузырьков, небольших кровоизлияний. Другими вирусными заболеваниями, которые располагают к возникновению лимфомы, являются вирус иммунодефицита (ВИЧ), некоторые виды вирусов герпеса, вирус гепатита С.

Бактериальные инфекции 

Кроме вирусов, некоторую роль в развитии лимфомы играют и бактерии. Так, отмечено что у больных с лимфомой желудка диагностируется инфекция, возбудителем которой является бактерия хеликобактер пилори (латинское название — helicobacter pylori). Этот микроорганизм обитает на слизистой желудка или двенадцатиперстной кишки, вызывая различные нарушения со стороны системы пищеварения. Интересно, что никакие другие микроорганизмы, кроме этой бактерии, не способны выдерживать действие соляной кислоты, присутствующей в желудке. Симптомами заражения хеликобактер пилори являются не проходящее чувство тошноты, отрыжка с запахом тухлых яиц, нарушения стула в виде запоров или поносов.

Химический фактор 

Под химическим фактором подразумеваются различные вещества с отравляющим действием, с которыми человек продолжительное время сталкивается на работе или в быту. Повышенному риску подвергаются лица, занятые в сфере сельского хозяйства и контактирующие с пестицидами. У людей, работающих в лабораториях и в других сферах, связанных с применением различных химических веществ (растворителей, лаков, бензола), также чаще, чем у остальных, диагностируется лимфома.

Прием иммунодепрессантов Иммунодепрессанты – это категория препаратов, которые тормозят деятельность иммунной системы. Такие лекарства назначают пациентам с аутоиммунными заболеваниями (патологиями, при которых иммунная система начинает «атаковать» собственный организм). Примером такого заболевания может быть красная волчанка (множественные воспалительные процессы, поражающие кожу, кости, внутренние органы), ревматоидный артрит (воспаление суставов с их последующим разрушением).

Структура системы секреции Helicobacter pylori Cag IV типа

Благодарим вас за представление вашей статьи «Структура системы секреции Helicobacter pylori Cag Type IV» для рассмотрения eLife в качестве краткого отчета. Ваша статья была проверена тремя рецензентами, один из которых является членом нашего Совета редакторов-рецензентов, а за оценкой наблюдала Гизела Сторц в качестве старшего редактора. Рецензенты предпочли остаться анонимными.

После обсуждения среди рецензентов мы хотели бы пригласить вас подготовить пересмотренное представление. Публикация вашей статьи получила сильную поддержку. Это первая почти атомарная структура трансмембранного подкомплекса из неканонического T4SS, и это позволяет проводить интересные сравнения с ранее определенными структурами.

Резюме:

В этом исследовании Chung et al. использовали крио-ЭМ, чтобы выявить почти атомную структуру трансмембранного комплекса Helicobacter pylori Cag T4SS.Авторы в своем более раннем исследовании использовали электронную микроскопию с отрицательным окрашиванием, чтобы сообщить об общей форме трансмембранного комплекса Helicobacter pylori Cag T4SS, и обнаружили, что этот комплекс состоит из пяти белков H. pylori , CagM, CagT, Cag3, CagX и CagY. Это продолжение их предыдущей работы. Здесь авторы использовали криоЭМ для разрешения трансмембранного комплекса с разрешением 3-7 Å. Авторы показали, что трансмембранный cag T4SS имеет три субкомплекса: 14-кратный симметричный комплекс кора внешней мембраны (OMCC), 17-кратный симметричный периплазматический комплекс (PRC) и связывающий PRC с внутренней мембраной стебель-домен.Они обнаружили неожиданное несоответствие симметрии между OMCC и PRC. Используя ранее описанные структуры и, где возможно, используя моделирование гомологии, авторы смогли смоделировать часть OMCC. Для остальной части карты OMCC и PRC авторы моделировали полиаланиновые цепи. Домен stalk не разрешился должным образом. Это первая околоатомная структура трансмембранного субкомплекса OMCC/PRC из неканонического T4SS (канонические конъюгативные T4SS представляют собой 12-компонентные минимизированные системы).Это действительно захватывающий и значительный шаг вперед в разрешении в нашем структурном понимании Cag T4SS. Особенно интересно сравнить эту структуру с ранее определенными структурами родственных систем. Новая структурная информация замечательна, но на удивление статья содержит очень мало новых биологических открытий.

Основные версии:

1) Некоторые из структурных рисунков нечетко отображают то, что описывают авторы, и их следует уточнить перед публикацией.

а) Рисунок 2B не показывает наличие камеры — я бы рекомендовал изменить конфигурацию третьего (самого правого) изображения на центральный срез, аналогичный рисунку 1E или рисунку 3A.

b) Рисунок 4A можно удалить, поскольку он сбивает с толку и неясен и не показывает ничего, чего нет на рисунке 4B. Однако я также нахожу рисунок 4B слишком плотным и нечетким. Цвета CagY и неизвестного O-слоя слишком похожи. Возможно, авторы могли бы представить рис. 4В как на рис. 4Е, на котором только одна из симметричных единиц показана в цвете, а остальные — в сером цвете.Как и на рисунке 4E, два ортогональных вида помогут. Я думаю, что это важный момент, потому что общую организацию комплекса в настоящее время сложно понять даже при внимательном рассмотрении.

c) Точно так же рисунок 6A сбивает с толку и не нужен, поскольку цвета не соответствуют рисунку 6B, а большая часть окрашенной области в структуре H. pylori скрыта. Рисунок 6B намного нагляднее и эффективно иллюстрирует сравнения, сделанные в тексте, сам по себе, как есть.

2) Авторы могут построить только часть OMCC и PRC, а остальную часть плотности оснастить полиаланиновыми цепями. Авторы упоминают эти дополнительные плотности белков как «неизвестные» плотности белков. Поскольку из их более ранней статьи уже известно, какие все белки образуют OMCC и PRC, и у них есть очищенные частицы, авторы в своей будущей работе, возможно, пожелают провести масс-спектрометрию сшивки и идентифицировать эти дополнительные плотности в OMCC и в КНР. Это покажет точные составляющие OMCC и PRC и даст новые интересные идеи.

3) Блок-схема в дополнительном файле 1 нуждается в серьезной доработке, так как ей трудно следовать. Пожалуйста, обратите внимание на следующее:

a) Формулировка «2D-фильтрация» с cryoSPARC создает неправильное впечатление. Это может быть что-то вроде отобранных «хороших» частиц?

b) Вы можете сделать еще один прямоугольник чуть ниже (~ 24 000 частиц с «2D-фильтрацией») и написать «генерация модели ab initio», а затем перейти к «симметрии C1».

c) После уточнения 3D (в cryoSPARC), когда вы показываете симметризацию C14, покажите только OMCC, показывая PRC и предоставляя 4.Разрешение 1 Å сбивает с толку.

d) В Relion, после фильтрации 23 000 частиц/2D – укажите, какая модель использовалась.

e) Орфографическая ошибка «трехмерная классификация».

f) «после коррекции CTF для частиц», заменить: «после уточнения CTF для каждой частицы».

g) Классификация Focused 3D: PRC+Stalk 14-кратная симметрия, не уверен, что это показывает.

h) Сфокусированное уточнение 3D: симметрия C14: показывать только OMCC, симметрия C17 показывать только PRC на соответствующих уровнях и показывать композит.Стебель имеет гораздо более низкое разрешение.

i) Карта OMCC 3,7 Å или 3,8 Å?

4) Трансмембранный комплекс состоит из OMCC, PRC и стебля. В конъюгативном T4SS о сходной плотности стебля сообщили Low et al. Однако два недавних исследования in situ, проведенные Chetrit et al. (2018) и Ghosal et al. (2017) сообщили, что это «канал» ниже PRC в Legionella T4SS. Поскольку система Legionella T4SS соответствует системе Cag с точки зрения количества компонентов, формы и внешнего вида, вполне вероятно, что система Cag также имеет канал на месте, и он разрушился во время очистки моющим средством, чтобы сформировать плотность стебля.Авторы должны обсудить это.

https://doi.org/10.7554/eLife.47644.042

Структура генома и места встраивания профагов Helicobacter pylori различного географического происхождения

  • Falush, D. et al. Следы миграций человека в популяциях Helicobacter pylori . Наука 299 , 1582–1585 (2003).

    КАС Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Бьоркхольм, Б.и другие. Частота мутаций и биологическая стоимость устойчивости к антибиотикам у Helicobacter pylori . Проц. Натл. акад. науч. США 98 , 14607–14612 (2001 г.).

    КАС Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Яхара, К. и др. Полногеномное исследование взаимной гомологичной рекомбинации у высокополовых видов бактерий. Genome Biol Evol 4 , 628–640 (2012).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Коваччи, А. и Раппуоли, Р. Helicobacter pylori : молекулярная эволюция бактериального квазивида. Курс. мнение микробиол. 1 , 96–102 (1998).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Furuta, Y. et al. Диверсификация метилома за счет изменения специфичности последовательности ДНК-метилтрансферазы. PLoS. Жене. 10 , e1004272 (2014).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Виториано И., Витор Дж. М., Олеастро М., Роксо-Роза М. и Вейл Ф. Ф. Изменчивость протеома среди изолятов Helicobacter pylori , сгруппированных в соответствии с геномным метилированием. J. Appl. микробиол. 114 , 1817–1832 (2013).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ольберманн, П.и другие. Глобальный обзор генетического и функционального разнообразия на острове патогенности Helicobacter pylori cag . PLoS. Жене. 6 , e1001069 (2010 г.).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Керсулите Д. и др. Мобильный элемент ISHp608 из Helicobacter pylori : неслучайное географическое распределение, функциональная организация и специфичность вставки. J. Бактериол. 184 , 992–1002 (2002).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Кобаяши И. Поведение систем рестрикции-модификации как эгоистичных мобильных элементов и их влияние на эволюцию генома. Рез. нуклеиновых кислот . 29 , 3742–3756 (2001).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Вейл, Ф.Ф., Энкарнакао П. и Витор Дж. М. Новый алгоритм кластерного анализа геномного метилирования: случай Helicobacter pylori . Биоинформатика 24 , 383–388 (2008).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Lehours, P. et al. Секвенирование генома выявило фаг Helicobacter pylori . МБио . 2 (2011).

  • Го, М.Ф., Капур В., Грэм Д.Ю. и Массер Дж.М. Генетический анализ популяции Helicobacter pylori с помощью многолокусного электрофореза ферментов: обширное аллельное разнообразие и рекомбинационная структура популяции. J Бактериол. 178 , 3934–3938 (1996).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Brussow, H. & Kutter, E. Биология бактериофагов и применение .Куттер Э. и Сулаквелидзе А. (редакторы), стр. 129–163 (CRC Press, Лондон, 2005 г.).

  • Brussow, H., Canchaya, C. & Hardt, W.D. Фаги и эволюция бактериальных патогенов: от геномных перестроек до лизогенной конверсии. Микробиолог. Мол. биол. Ред. 68 , 560–602 (2004).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Feiner, R. et al. Новый взгляд на лизогению: профаги как активные регуляторные переключатели бактерий. Нац. Rev. Microbiol 13 , 641–650 (2015).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Голе Ф., Холли Дж. и Витковска Дж. Коэволюция бактерий и их вирусов. Folia Microbiol (Прага) 58 , 177–186 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Wang, X. et al.Криптические профаги помогают бактериям справляться с неблагоприятными условиями окружающей среды. Нац. коммун. 1 , 147 (2010).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ван, X. и Вуд, Т. К. Загадочные профаги как мишени для разработки лекарств. Устойчивость к наркотикам. Обновление . 27 , 30–38 (2016).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Гама, Дж.А. и др. Бактериальные вирусы умеренных температур как палки о двух концах в бактериальной войне. PLoS. ОДИН. 8 , e59043 (2013).

    КАС Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Бобай, Л. М., Тушон, М. и Роша, Е. П. Повсеместное одомашнивание дефектных профагов бактериями. Проц. Натл. акад. науч. США 111 , 12127–12132 (2014).

    КАС Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Тушон, М., Bernheim, A. & Rocha, E.P. Генетические и жизненные признаки, связанные с распространением профагов у бактерий. ИСМЕ. J (2016).

  • Маршалл, Б.Дж., Армстронг, Дж.А., Фрэнсис, Г.Дж., Нокс, Н.Т. и Ви, С.Х. Антибактериальное действие висмута в отношении колонизации Campylobacter pyloridis и гастрита. Digestion 37 Suppl 2, 16–30 (1987).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Гудвин, К.С., Армстронг, Дж. А. и Питерс, М. Campylobacter pylori при гастрите и язвенной болезни . Blaser, MJ (ed.), стр. 25–49 (MD.IGAKU-SHOIN, New York, 1989).

  • Вале, Ф. Ф., Алвес Матос, А. П., Карвалью, П. и Витор, Дж. М. Скрининг фага Helicobacter pylori . Микроск. Микроанал. 14 (доп. 3), 150–151 (2008).

    КАС Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • Шмид, Э.Н., фон Р. Г. и Ансорг Р. Бактериофаги в Helicobacter (Campylobacter) pylori . J. Med. микробиол. 32 , 101–104 (1990).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Heintschel von, H. E., Nalik, H. P. & Schmid, E. N. Характеристика фага Helicobacter pylori (HP1). J. Med. микробиол. 38 , 245–249 (1993).

    Артикул Google ученый

  • Thibergue, J.M. et al. Последовательность первых штаммов Helicobacter pylori , участвующих в лимфоме лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистой оболочкой (MALT) низкой степени злокачественности. Helicobacter 11 , 02.01 (2006).

  • Луо, С. Х., Чиу, П. Ю., Ян, С. Ю. и Лин, Н. Т. Геном, интеграция и трансдукция нового умеренного фага Helicobacter pylori . Дж. Вирол. (2012).

  • Утияма Дж. и др. Полные последовательности генома двух бактериофагов Helicobacter pylori , выделенных у японских пациентов. Дж. Вирол. 86 , 11400–11401 (2012).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Утияма Дж. и др. Характеристика Helicobacter pylori бактериофага KHP30. Appl Environment.Microbiol 79 , 3176–3184 (2013).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • You, Y., He, L., Zhang, M. & Zhang, J. Сравнительная геномика изолята Helicobacter pylori , полученного от китайского аборигена из провинции Юньнань наси, предполагает высокую генетическую дивергенцию и фаговую вставку. PLoS. ОДИН. 10 , e0120659 (2015).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Вентилятор, X., Li, Y., He, R., Li, Q. & He, W. Сравнительный анализ профагоподобных элементов в Helicobacter sp. геномы. PeerJ . 4 , e2012 (2016).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Vale, F. F. et al. Спящие фаги Helicobacter pylori обнаруживают различные популяции в Европе. Науч. Респ. 5 , 14333 (2015).

    КАС Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Кириллос, А., Арора Г., Мюррей Б. и Розенвальд А. Г. Наличие фаговых ортологичных генов в Helicobacter pylori коррелирует с присутствием факторов вирулентности CagA и VacA. Хеликобактер (2015).

  • Мегро, Ф., Леурс, П. и Вейл, Ф. Ф. История Helicobacter pylori : от филогеографии к палеомикробиологии. клин. Microbiol Infect (2016).

  • Альм, Р. А. и др. Сравнение геномной последовательности двух неродственных изолятов желудочного патогена человека Helicobacter pylori . Природа 397 , 176–180 (1999).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Азиз Р.К. и др. Сервер RAST: быстрые аннотации с использованием технологии подсистем. БКМ. Геномика 9 , 75 (2008).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Чжоу Ю., Liang, Y., Lynch, KH, Dennis, JJ & Wishart, D.S. PHAST: инструмент быстрого поиска фагов. Nucleic Acids Res 39 , W347–W352 (2011).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Канчая, К., Пру, К., Фурнус, Г., Бруттин, А. и Брюссов, Х. Геномика профагов. Микробиол Мол. Biol Rev. 67 , 238–76, таблица (2003).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Притчард Дж.К., Стивенс М. и Доннелли П. Вывод о структуре популяции с использованием данных о многолокусных генотипах. Генетика 155 , 945–959 (2000).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Фалуш, Д., Стивенс, М. и Притчард, Дж. К. Вывод о структуре популяции с использованием данных о многолокусных генотипах: связанные локусы и коррелированные частоты аллелей. Генетика 164 , 1567–1587 (2003).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Фалуш, Д., Стивенс, М. и Причард, Дж. К. Вывод о структуре популяции с использованием данных о многолокусных генотипах: доминантные маркеры и нулевые аллели. мол. Экол. Примечания 7 , 574–578 (2007).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Поуп В.Х. и др. Полногеномное сравнение большой коллекции микобактериофагов выявляет континуум генетического разнообразия фагов. Элиф . 4 , e06416 (2015).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Фортье, Л. К. и Секулович, О. Важность профагов для эволюции и вирулентности бактериальных патогенов. Вирулентность . 4 , 354–365 (2013).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Го С., Чанг, Б.Дж. и Райли, Т.В. Влияние фаговой инфекции на выработку токсина Clostridium difficile . J Мед. Microbiol 54 , 129–135 (2005).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Морелли Г. и др. Микроэволюция Helicobacter pylori при длительном заражении отдельных хозяев и внутри семей. PLoS. Жене. 6 , e1001036 (2010 г.).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Гранде, Р. и др. Helicobacter pylori ATCC 43629/NCTC 11639 Везикулы наружной мембраны (OMV) из биопленки и планктонной фазы, связанные с внеклеточной ДНК (eDNA). Front Microbiol 6 , 1369 (2015).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Гранде, Р.и другие. Внеклеточная ДНК в биопленке Helicobacter pylori : закулисный слух. J Appl Microbiol 110 , 490–498 (2011).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Калия, А. и др. Эволюционная динамика вставочных последовательностей у Helicobacter pylori . J Бактериол. 186 , 7508–7520 (2004 г.).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Керсулите Д., Акопянц Н.С., Клифтон С.В., Роу Б.А. и Берг Д.Е. Новая организация последовательности и специфичность вставки IS605 и IS606: химерные мобильные элементы Helicobacter pylori . Ген 223 , 175–186 (1998).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Bao, W. & Jurka, J. Гомологи бактериального TnpB_IS605 широко распространены в различных мобильных эукариотических элементах. Моб. ДНК 4 , 12 (2013).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Керсулите Д. и др. Организация последовательности и специфичность вставки нового химерного мобильного элемента ISHp609 из Helicobacter pylori . J Бактериол. 186 , 7521–7528 (2004).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Куно С., Yoshida, T., Kamikawa, R., Hosoda, N. & Sako, Y. Распределение связанного с фагом элемента последовательности вставки в цианобактериях, Microcystis aeruginosa. Микробы. Окружающая среда. 25 , 295–301 (2010).

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Censini, S. et al. cag , островок патогенности Helicobacter pylori , кодирует специфические для типа I и ассоциированные с заболеванием факторы вирулентности. Проц. Натл. акад. науч. США 93 , 14648–14653 (1996).

    КАС Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Оока Т. и др. Вывод о влиянии элементов вставочной последовательности (IS) на диверсификацию бактериального генома путем анализа структурных полиморфизмов небольшого размера в геномах Escherichia coli O157. Genome Res 19 , 1809–1816 (2009 г.).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Zhou, K., Aertsen, A. & Michiels, CW. Роль вариабельных тандемных повторов ДНК в адаптации бактерий. FEMS Microbiol Rev . 38 , 119–141 (2014).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Козбиал П. З. и Мушегян А.R. Естественная история белков, связывающих S-аденозилметионин. БКМ. Структура Биол 5 , 19 (2005).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Baltrus, D. A., Guillemin, K. & Phillips, P. C. Естественная трансформация увеличивает скорость адаптации человеческого патогена Helicobacter pylori . Эволюция 62 , 39–49 (2008).

    ПабМед ПабМед Центральный Google ученый

  • Олеастро, М.и другие. Ассоциация заболевания с двумя Helicobacter pylori дублирует гены белка наружной мембраны, homB и homA. Гат Патог . 1 , 12 (2009).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Бобай, Л. М., Роча, Е. П. и Тушон, М. Адаптация бактериофагов умеренного пояса к их геномам хозяина. мол. Биол Эвол 30 , 737–751 (2013).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Desiere, F., Lucchini, S. & Brussow, H. Эволюция геномов Streptococcus thermophilus бактериофагов путем модульных обменов с последующими точечными мутациями и небольшими делециями и вставками. Вирусология 241 , 345–356 (1998).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Тиберж, Дж.М. и др. От гибридизации на основе массива изолятов Helicobacter pylori до полной последовательности генома изолята, связанного с MALT-лимфомой. БКМ. Геномика 11 , 368 (2010).

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Керсулит Д., Росси М. и Берг Д. Э. Расхождение и сохранение последовательностей в геномах штаммов Helicobacter cetorum дельфина и кита. PLoS. ОДИН. 8 , e83177 (2013).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Зербино, Д. Р. и Бирни, Э. Вельвет: алгоритмы для новой сборки коротких чтений с использованием графов де Брейна. Genome Res 18 , 821–829 (2008).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Милн, И.и другие. Использование планшета для визуального изучения данных секвенирования второго поколения. Краткая информация. Биоинформ. 14 , 193–202 (2013).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Altschul, S. F. et al. Gapped BLAST и PSI-BLAST: новое поколение программ поиска белковых баз данных. Рез. нуклеиновых кислот . 25 , 3389–3402 (1997).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Унтергассер, А.и другие. Primer3 – новые возможности и интерфейсы. Nucleic Acids Res 40 , e115 (2012).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Корпет, Ф. Множественное выравнивание последовательностей с иерархической кластеризацией. Nucleic Acids Res 16 , 10881–10890 (1988).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Гельфанд Ю., Родригес, А. и Бенсон, Г. TRDB – база данных тандемных повторов. Nucleic Acids Res 35 , D80–D87 (2007).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Дарлинг, А. Э., Мау, Б. и Перна, Н. Т. Progressivemauve: множественное выравнивание генома с увеличением, потерей и перестройкой генов. PLoS. ОДИН. 5 , e11147 (2010 г.).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Като, К.& Standley, DM MAFFT, версия 7 программного обеспечения для множественного выравнивания последовательностей: улучшения производительности и удобства использования. мол. Биол Эвол. 30 , 772–780 (2013).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Тамура К., Стечер Г., Петерсон Д., Филипски А. и Кумар С. MEGA6: Молекулярно-эволюционный генетический анализ, версия 6.0. мол. Биол Эвол. 30 , 2725–2729 (2013).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Кимура, М. Простой метод оценки скорости эволюции замен оснований посредством сравнительных исследований нуклеотидных последовательностей. Дж. Мол. Эвол. 16 , 111–120 (1980).

    КАС Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Мартин Д.П., Мюррелл Б., Голден М., Хусал А. и Мухир Б. RDP4: Обнаружение и анализ моделей рекомбинации в геномах вирусов. Вирус Эволюция. 1 , vev003 (2015).

  • Gomes, J.P. et al. Эволюция разнообразия Chlamydia trachomatis происходит за счет широко распространенной рекомбинации между штаммами с участием горячих точек. Genome Res 17 , 50–60 (2007).

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Как Helicobacter pylori поддерживает форму

    Бактерия Helicobacter pylori (H.pylori) колонизирует желудок человека и является причиной значительного глобального бремени рака как основной причины рака желудка. H. pylori имеет форму штопора или спирали, и было показано, что спиралевидная форма бактерии имеет решающее значение для ее способности развиваться в желудке. Это открытие было сделано доктором Ниной Салама (Отдел биологии человека) и ее коллегами в 2010 году, впервые показав, что спиралевидная форма бактерии помогает ей колонизировать желудок. Х.pylori колонизация желудка присутствует примерно у половины населения мира, а у части инфицированных людей вызывает хроническое воспаление, ответственное за различные желудочные расстройства. С тех пор лаборатория Салама стремилась лучше определить механизмы, определяющие, как H. pylori сохраняет свою форму, в надежде, что новые методы лечения могут появиться в форме нарушения спиральной конформации для предотвращения инфекции.

    У большинства бактерий форма организма определяется пептидогликановой (PG) клеточной стенкой, состоящей из сети гликановых цепей, скрепленных пептидными поперечными связями, которые окружают цитоплазматическую мембрану для обеспечения защиты от осмолиза.Поскольку бактерии заключены в клеточную стенку, любая форма бактериального роста, деления и изменения формы клетки требует сложной координации PG-гидролаз, которые расщепляют PG, а также PG-синтаз, которые облегчают восстановление клеточной стенки. Генетический скрининг H. pylori также подтвердил эти результаты и выявил белки, которые функционируют как гидролазы PG, при удалении которых образуются отчетливо неспиральные формы клеток. В этих скринингах также был идентифицирован один из неферментативных белков, Csd5.Csd5 представляет интерес, поскольку он обнаружен исключительно в H. pylori и Helicobacter acinonychis , и хотя его делеция приводит к прямым клеткам, не было значительных изменений в составе PG, оставляя механизм, с помощью которого Csd5 способствует спиралевидной форме, остается загадкой. .

    Чтобы решить эту загадку и понять механистические основы того, как белок Csd5 способствует спиральности H. pylori , сотрудники лаборатории доктора Нины Саламы и их сотрудники провели структурно-функциональный анализ H.pylori Csd5. Под руководством аспиранта Криса Блэра авторы показали, что специфические домены Csd5 опосредуют его взаимодействие с цитоскелетом, клеточной стенкой и ферментом синтеза предшественника PG. Результаты их исследования были опубликованы в недавнем выпуске Molecular Microbiology .

    В качестве отправной точки авторы использовали подход in silico путем сопоставления предсказанных признаков вторичной структуры Csd5 с множественным выравниванием последовательностей различных вариантов Csd5 из выбранного списка H.pylori , чтобы найти отдельные области с высокой консервативностью последовательностей в N- и C-концевых областях Csd5, которые, скорее всего, играют функциональную роль. Чтобы оценить роль этих доменов в общей функции Csd5, авторы создали серию делеционных вариантов и обнаружили, что домен Sh4 необходим для создания спиральной формы H. pylori , в то время как N-концевой и трансмембранный домены необходимы для поддержания стабильности и функции белка Csd5, а также для обеспечения правильной субклеточной локализации.

     

    границ | Четыре системы секреции хромосом IV типа у Helicobacter pylori: состав, структура и функция

    Введение

    Около половины населения является носителем патогена Helicobacter pylori в желудке, который хорошо известен своей причинно-следственной связью с тяжелыми заболеваниями, такими как пептические язвы, MALT-лимфома или аденокарцинома желудка. Огромная глобальная распространенность инфекции этими бактериями, а также их отнесение к важным канцерогенам группы I (Hooi et al., 2017; de Martel et al., 2020), подчеркивают важность H. pylori как основного патогена человека. Кроме того, рост показателей устойчивости к антибиотикам привел к тому, что он был включен в группу высокоприоритетных патогенов, для которых целесообразны исследования и разработка новых антибиотиков (Tacconelli et al., 2018).

    Поскольку бактерии обычно приобретаются в раннем детстве и сохраняются в течение десятилетий, если их не лечить, H. pylori обычно вызывают хронические инфекции (Salama et al., 2013). Как следствие, бактерии распространялись вместе с человеческими популяциями на протяжении как минимум 100 000 лет, так что существует долгая история совместной эволюции с их хозяином (Moodley et al., 2012). Кроме того, отдельные клинические изоляты демонстрируют исключительное генетическое разнообразие, возникающее в результате частых событий мутации и рекомбинации, что облегчает адаптацию хозяина (Suerbaum and Josenhans, 2007). Однако генетическое разнообразие достигается не только за счет мутаций и генетического дрейфа, но и в результате событий горизонтального переноса генов, что можно считать важной особенностью образа жизни H.пилори . В частности, H. pylori обладает естественной способностью к трансформации и высокой способностью к рекомбинации, так что обмен фрагментами хромосомной ДНК между штаммами является частым и высокоэффективным. Более того, классические мобильные генетические элементы, такие как плазмиды (Höfler et al., 2004), фаги (Vale and Lehours, 2018), мобильные элементы (Kersulite et al., 1998; He et al., 2015) или островки генома, также присутствуют в популяции H. pylori .

    Три островка генома, все из которых кодируют полные или частичные T4SS, были описаны в H.пилори . Островок патогенности размером 40 т.п.н. cag интегрирован в определенный локус генома и окружен прямыми повторами длиной 31 п.н. (Censini et al., 1996), но может быть реаранжирован в некоторых штаммах (Fischer, 2011; Su et al., 2019). . Он кодирует Cag T4SS и его эффекторный белок, ассоциированный с цитотоксином антиген CagA, оба из которых хорошо известны как основные факторы вирулентности H. pylori . Два дополнительных участка генома, которые могут быть вариабельно интегрированы в разные положения генома, обычно производя прямые повторы длиной 7 п.н., теперь обозначаются как ICE Hptfs3 и ICE Hptfs4 и кодируют T4SS Tfs3 и Tfs4 соответственно (рис. 1).Генетические и функциональные данные указывают на то, что эти два геномных острова на самом деле представляют собой интегрирующиеся конъюгативные элементы (ICEs), что подразумевает, что аппараты Tfs3 и Tfs4 представляют собой системы конъюгации, участвующие в горизонтальном переносе генов (Fischer et al., 2014). В то время как эти три T4SS расположены на геномных островах и, таким образом, присутствуют вариабельно, H. pylori также содержит четвертый T4SS в своем основном геноме, систему захвата ДНК ComB (Hofreuter et al., 2001). Тот факт, что H. pylori использует T4SS для поглощения ДНК, в то время как большинство других естественно компетентных бактерий используют другие механизмы для той же цели, подчеркивает общее предпочтение этих бактерий в отношении T4SS.Кроме того, тот факт, что отдельные штаммы, таким образом, могут содержать до четырех различных T4SSs с, по крайней мере, частично перекрывающимися функциональными модулями, поднимает важные вопросы в отношении субстратной специфичности и эволюции штамма. В этом обзоре обсуждаются недавние исследования, связанные со структурой и функцией всех четырех T4SSs в H. pylori , а также с эволюционными аспектами, связанными с этими системами.

    Рисунок 1. Генетическое расположение четырех хромосомно кодируемых кластеров генов системы секреции IV типа в H.пилори . Стрелки показывают типичное расположение генов cag , comB , tfs3 и tfs4 с окраской в ​​соответствии с подтвержденными функциями T4SS и/или сходством последовательностей с прототипами генов virB /

    0 4D, as0 указано. Системы Cag, Tfs3 и Tfs4 расположены на островках генома, ограниченных левым (LJ) и правым соединением (RJ), которые состоят из 31 п.н. (Cag) или 7 п.н. (Tfs3, Tfs4) повторов прямой последовательности. Гены компетентности ( com ) не организованы в непрерывную единицу, а состоят из двух оперонов ( comB2 comB4 и comB6 comB10 ) с генами, гомологичными соответствующим генам vir, и 04B003 vir. Гены comEC и comH расположены в другом месте генома.Обозначения генов для cag островных генов патогенности представляют собой обычно используемые названия, тогда как гены, консервативные между ICE Hptfs3 и ICE Hptfs4 (от C1 до C21), указаны вместе с некоторыми дополнительными или альтернативными обозначениями, согласно Delahay et al. (2018), чтобы проиллюстрировать сходство между этими двумя островами. Обратите внимание, что отдельные гены (например, гены метилазы или гена ctkA ) могут отсутствовать в некоторых ICE, и что большинство генов ICE Hptfs4 и некоторые гены ICE Hptfs3 (например,g., C2, C3, C5) могут встречаться в различных аллельных вариантах (регионы, в которых встречаются такие варианты, обозначены синими полосами). На островах ICE Hptfs4 варианты обычно сгруппированы в левые (L1/L2), центральные (C1/C2) или правые (R1/R2) области, которые можно комбинировать, образуя отдельные варианты ICE, такие как L1C1R1, L2C1R2, и т.д.

    T4SS, закодированный

    Cag Остров патогенности

    cag PAI, который кодирует первый и лучше всего охарактеризованный T4SS в H.pylori , содержит локус размером приблизительно 40 т.п.н., несущий около 28 генов (рис. 1). Этот T4SS присутствует в высоковирулентных штаммах H. pylori и отсутствует в менее вирулентных изолятах. Так, cag PAI был описан как генетический маркер развития желудочного заболевания (Covacci and Rappuoli, 2000; Yamaoka, 2008; Salama et al., 2013). Транспортер, закодированный на PAI cag , включает все ортологи VirB1-VirB11 и VirD4, обнаруженные в прототипе T4SS Agrobacterium tumefaciens (Backert et al., 2017). Однако сборка механизма cag PAI зависит от дюжины других белков Cag, что делает этот T4SS уникальным (Fischer et al., 2001; Backert et al., 2015; Figure 2). В нескольких недавних исследованиях были визуализированы структуры T4SS в клетках H. pylori или изолированные субкомплексы T4SS с использованием методов одночастичной электронной микроскопии или криоэлектронной томографии (Frick-Cheng et al., 2016; Chang et al., 2018, Chung). и др., 2019; Ху и др., 2019). Визуализация структуры ядра T4SS с помощью электронной микроскопии выявило некоторое структурное сходство с комплексом ядра T4SS «VirB3-10», кодируемым конъюгативной Escherichia coli плазмидой R388 (Low et al., 2014; Фрик-Ченг и др., 2016). Тем не менее, узел cag PAI значительно больше и имеет диаметр 41 нм по сравнению с 28 нм для R388. Кроме того, масс-спектрометрия показала, что структура ядра Cag T4SS включает пять белков, то есть CagT (аналог VirB7), CagX (VirB9), CagY (VirB10), CagM и Cag3, по сравнению с тремя белками в R388 (VirB7, VirB9, VirB10). ) (Low et al., 2014; Frick-Cheng et al., 2016; Chung et al., 2019). Таким образом, H. pylori демонстрируют две дополнительные основные субъединицы T4SS (CagM и Cag3).Предполагается, что этот основной комплекс связан с внеклеточным пилусом T4SS, состав и сборка которого до сих пор недостаточно изучены (Backert et al., 2015). Уникальным белком Cag T4SS является CagY, который связан с VirB10 T4SS других бактерий. Однако CagY имеет дополнительный большой N-концевой домен, содержащий два больших повторяющихся сегмента, что обеспечивает исключительную структурную изменчивость CagY как за счет внутрирамочной делеции, так и за счет событий дупликации (Delahay et al., 2008; Barrozo et al., 2013). Примечательно, что эти перестройки в CagY, которых было достаточно, чтобы вызвать потерю или усиление функций T4SS, управляются иммунным ответом хозяина (Barrozo et al., 2013) или могут быть индуцированы противораковым химиопрофилактическим агентом α-дифторметилорнитином (Sierra et al. др., 2019). Следовательно, было высказано предположение, что CagY может действовать как молекулярный «переключатель» или «реостат» для точной настройки воспалительных реакций хозяина, чтобы поддерживать персистентную инфекцию H. pylori . Интересно, что электронная микроскопия также показала, что образование ворсинок T4SS при инфекции в поляризованном эпителии желудка появляется в основном на базолатеральных поверхностях, но не на апикальных мембранах (Tegtmeyer et al., 2017б). По-видимому, для достижения этой цели H. pylori секретируют Cag T4SS-независимый фактор, сериновую протеазу HtrA, в супернатант с помощью еще неизвестного механизма, который расщепляет ассоциированные с поверхностью соединительные белки клаудин-8, окклюдин и Е. -кадгерин с последующим открытием плотных и адгезивных соединений и парацеллюлярной трансмиграцией H. pylori (Schmidt et al., 2016; Tegtmeyer et al., 2017b). Таким образом, бактерии могут перемещаться через монослой эпителия хозяина и вводить CagA в базолатеральные участки.

    Рисунок 2. Модели сборки и субклеточной локализации систем секреции Cag и ComB типа IV в мембранах H. pylori . Белки, обладающие гомологией последовательности с Agrobacterium tumefaciens VirB/VirD4 T4SS, помечены от B1 до B11 или D4 соответственно. Дополнительные белки Cag и Com обозначены буквами, как показано на рисунке 1. Белки ворсинок Cag T4SS, компоненты сердцевинного комплекса, NTP-гидролизующие энергетические факторы, транслоцированные эффекторные молекулы (CagA, АДФ-гептоза и двухцепочечная ДНК) и другие белки выделены разными символами. цвета, как указано в легенде внизу.Предлагаемое положение белков T4SS представлено в упрощенном виде. В ComB T4SS комплекс внешней мембраны может состоять из ComB7, B9 и B10. ComB3, B4, B6, B8 и B10 образуют комплекс на внутренней мембране. Гипотетически пилиновая субъединица ComB2 связывается с двухцепочечной ДНК на поверхности бактерии (псевдопилус). Путем ретракции этих пилиновых субъединиц под действием АТФазы ComB4 связанная двухцепочечная ДНК перемещается в периплазму. ComH направляет входящую двухцепочечную ДНК в канал ComEC путем связывания двухцепочечной ДНК с ее С-концом и присоединения ее N-конца к периплазматическому домену ComEC.В цитоплазме геликаза PriA может усиливать поглощение оцДНК. Обратите внимание, что доставка эффекторных молекул в обоих T4SS происходит в противоположных направлениях, как указано. Напротив, почти ничего не известно о сборке и субклеточной локализации компонентов Tfs3 и Tfs4.

    Cag T4SS примечателен не только своим размером и составом, но и разнообразием транспортируемых молекул, которые включают белок, метаболит ЛПС и субстраты хромосомной ДНК, которые должны быть доставлены в эпителиальные клетки желудка (рис. 3А).Единственным известным транслоцированным эффекторным белком T4SS является CagA (Covacci and Rappuoli, 2000). CagA был первоначально обнаружен у пациентов как высокоиммуногенный антиген, имеет вариабельный размер (около 120–140 кДа) и не имеет гомологии ни с каким другим известным белком (Backert et al., 2017). Предыдущие исследования выявили многочисленные трехмерные структуры амино-концевого домена CagA размером 100 кДа (Hayashi et al., 2012; Kaplan-Türköz et al., 2012). После инъекции в культивированные эпителиальные клетки желудка или гастроиды (Boccellato et al., 2019), CagA фосфорилируется по тирозину киназами клеток-хозяев семейств Src и Abl (Mueller et al., 2012). Впоследствии было показано, что внутриклеточный CagA взаимодействует по меньшей мере с 25 сигнальными факторами, такими как SHP2, Crk, Par1 или фосфатидилинозитол-3-киназа (Higashi et al., 2002; Suzuki et al., 2005; Saadat et al., 2007). ; Selbach et al., 2009; Zhang et al., 2015). Таким образом, транслоцированный CagA захватывает многочисленные элементарные пути передачи сигнала хозяина, включая клеточную полярность, адгезию, пролиферацию и антиапоптоз (Naumann et al., 2017; Тегтмейер и др., 2017а). Кроме того, исследования инфекций и другие функциональные анализы у монгольских песчанок (Franco et al., 2008), трансгенных мышей (Ohnishi et al., 2008), Drosophila (Reid et al., 2012), рыбок данио (Neal et al. , 2013), а также стволовые клетки человека и мыши (Sigal et al., 2015) продемонстрировали, что экспрессия cagA необходима и достаточна для запуска клеточной пролиферации и даже малигнизации. Более того, было описано, что Cag T4SS запускает сильную провоспалительную реакцию в эпителиальных клетках желудка (Backert and Naumann, 2010).Сообщалось, что доставляется хромосомная ДНК (Varga et al., 2016) и промежуточные продукты биосинтеза ЛПС (Gall et al., 2017; Stein et al., 2017; Zimmermann et al., 2017), в первую очередь АДФ-глицеро-β. — D -манно-гептоза (АДФ-гептоза) (Pfankuch et al., 2019), играют роль в этом сценарии. Было показано, что функциональный cag PAI T4SS необходим для активации толл-подобного рецептора-9 (TLR9) и что хромосомная ДНК активно доставляется для использования этого врожденного иммунного рецептора (Varga et al., 2016). С другой стороны, транслоцированная АДФ-гептоза сильно активирует путь транскрипционного фактора NF-κB через α-протеинкиназу 1 (ALPK1)/TRAF-взаимодействующий белок с доменом, ассоциированным с вилкой (TIFA), запуская основные провоспалительные реакции на H. pylori (Pfankuch et al., 2019).

    Рисунок 3. Схематическое изображение функциональной важности четырех хромосомных кодируемых систем секреции IV типа H. pylori. (A) Транслокация эффекторной молекулы в клетки-мишени человека включает CagA, CtkA, АДФ-гептозу и хромосомную ДНК.Задействованы указанные T4SS cag PAI и ICE Hptfs3 . Доставка CagA требует взаимодействия адгезина HopQ с рецепторами CEACAM. Кроме того, несколько указанных белков cag PAI, ассоциированных с пилусами, могут напрямую взаимодействовать с другими рецепторами клеточной поверхности (интегринами и TLR5), чтобы индуцировать передачу сигналов. (B) Функция системы ComB заключается в доставке обнаженной ДНК из окружающей среды в H. pylori . Конъюгативный перенос ДНК также наблюдался среди H.pylori , штаммы (C) , или от H. pylori до других бактерий, таких как Campylobacter jejuni (D) .

    С момента открытия его секреции в 1999 г. долгое время предполагалось, что CagA может случайным образом транслоцироваться в различные типы клеток-хозяев. Интересно, что это не так, потому что в недавних сообщениях были представлены доказательства того, что различные рецепторы клеток-хозяев могут влиять на функции T4SS. В этом отношении еще одно отличие по сравнению с большинством других T4SS заключается в том, что, помимо канонических ортологов VirB2 (CagC) и VirB5 (CagL), на поверхности Cag экспонируются несколько дополнительных факторов (таких как CagA, CagI и CagY). T4SS пилус.Сообщалось, что CagL и последние три белка напрямую взаимодействуют с интегрином-α 5 β 1 рецептора хозяина с очень высокой аффинностью (Kwok et al., 2007; Jiménez-Soto et al., 2009; Bönig et al. и др., 2016; Кёльблен и др., 2017). Однако самые недавние исследования с использованием нокаута CRISPR-Cas9 в клетках AGS и Kato-III показывают, что интегрины не требуются для инъекции CagA (Zhao et al., 2018) и могут иметь другую функцию, усиливая основанное на интегрине связывание с клетками. внеклеточный матрикс, чтобы избежать чрезмерного подъема эпителиальных клеток во время инфекции (Tegtmeyer et al., 2011). Вместо этого H. pylori использует рецепторы молекулы адгезии клеток, родственных карциноэмбриональному антигену (CEACAM), через экспонированный на поверхности белок HopQ внешней мембраны для бактериальной адгезии и доставки CagA, зависящей от T4SS (Javaheri et al., 2016; Кенигер и др., 2016; Беренс и др., 2020). Примечательно, что взаимодействие HopQ-CEACAM необходимо для полной функции T4SS, колонизации желудка и патологии, но точные молекулярные механизмы еще не ясны и должны быть определены в будущих исследованиях.Наконец, совсем недавние исследования показали, что CagL, ассоциированный с ворсинками T4SS, может действовать независимо от транслокации эффекторных молекул в качестве флагеллино-независимого активатора toll-подобного рецептора-5 (TLR5) (Pachathundikandi et al., 2019). CagL содержит мотив, подобный домену D1 флагеллина, который опосредует связывание с TLR5-позитивными эпителиальными клетками, активацию TLR5 и нижестоящую передачу сигналов in vitro . С использованием мышей с нокаутом Tlr5 и мышей дикого типа было продемонстрировано, что экспрессия TLR5 необходима для эффективного контроля H.pylori инфекции. Эти результаты показывают, что CagL путем активации TLR5 может модулировать иммунитет Th2 и другие иммунные ответы на H. pylori .

    Помимо функции Cag T4SS во время инфекции H. pylori эпителиальных клеток желудка также сообщалось о взаимодействии с иммунными клетками (Blaser et al., 2019). Например, при T4SS-зависимой доставке в различные иммунные клеточные линии CagA может быть процессирован пока неизвестной протеазой на два фрагмента с неясным функциональным результатом (Moese et al., 2001; Оденбрайт и др., 2001; Буш и др., 2015). Транслокация и фосфорилирование CagA приводили к экспрессии гена гемоксигеназы-1 в макрофагах мыши RAW264.7 (Gobert et al., 2014). Повышенные уровни гемоксигеназы-1 также были обнаружены в мононуклеарных клетках желудка мышей и людей, инфицированных CagA-позитивными штаммами, и могут быть связаны со снижением воспаления и усилением бактериальной колонизации. Макрофагоподобные клетки образовывали большие гомотипические агрегаты после активизации молекулы межклеточной адгезии 1 (ICAM1), которая зависела от Cag T4SS, но не зависела от CagA и могла регулировать межклеточные взаимодействия и передачу сигналов воспаления (Moese et al., 2002). В другом исследовании было показано, что Cag T4SS активирует микроРНК miR-155 в первичных мышиных макрофагах, происходящих из костного мозга (BMM), в то время как CagA снова не участвует (Koch et al., 2012). Эксперименты с микрочипами выявили несколько проапоптотических генов в качестве мишеней миР-155, и миР-155 –/– нокаутных BMM, инфицированных H. pylori , были значительно более восприимчивы к апоптозу по сравнению с BMM дикого типа, что предполагает защитную роль миР-155 против повреждения ДНК, вызванного H.pylori (Koch et al., 2012). Дальнейшие исследования выявили класс генов раннего ответа с низкой стабильностью мРНК (из-за присутствия AU-богатых элементов в их 3′-UTR) в инфицированных BMM, которые экспрессировались раньше при контакте с Cag T4SS-положительными, чем с T4SS-отрицательными. штаммы. Этот паттерн наблюдался только при отсутствии передачи сигналов TLR (в MyD88/Trif -/- нокаутных BMM) и включал повышенную регуляцию цитокинов TNF-α и IL-1β (Koch et al., 2016). В совокупности требуется дополнительная работа, чтобы понять роль контроля иммунных клеток, опосредованного T4SS, с помощью H.пилори . В связи с этим была разработана новая модель совместного культивирования желудочных сфероидов эпителиальных клеток желудка и иммунных клеток, которая, по-видимому, хорошо подходит для исследований иммунного надзора во время инфекции H. pylori (Sebrell et al., 2019).

    Система Comb T4SS

    H. pylori

    Естественная компетенция у бактерий обычно опосредована так называемыми пили типа IV или пилинподобными белками типа IV, но соответствующие гены отсутствуют у H. pylori (Tomb et al., 1997). Вместо этого H. pylori уникален тем, что использует систему T4SS, названную ComB, для импорта ДНК во время естественной трансформации (рис. 3B). Связанные гены сгруппированы в два оперона, comB2-comB4 и comB6-comB10 (Hofreuter et al., 2001; Karnholz et al., 2006). По сравнению с гомологичным VirB/VirD4 T4SS Agrobacterium отсутствуют несколько ключевых компонентов, таких как гомолог VirB1, VirB5, VirD4 и VirB11 (рис. 1, 2). Таким образом, ComB4 является единственной предполагаемой АТФазой, участвующей в системе ComB.Структурный анализ показал, что ComB6-B10 образуют большой комплекс, охватывающий периплазму от внутренней до внешней мембраны (Hofreuter et al., 2003; Karnholz et al., 2006). В то время как ComB6 и ComB8, вероятно, расположены во внутренней мембране, комплекс внешней мембраны может состоять из ComB7, ComB9 и ComB10, в соответствии с кристаллической структурой гомологичной системы VirB/VirD4, образуя центральную полость размером 3,2 нм (Chandran et al. ., 2009).

    Система ComB работает независимо от Cag T4SS в H.pylori (Hofreuter et al., 2001) и отвечает за первый этап захвата ДНК в периплазматическое пространство (Stingl et al., 2010; рисунок 2). Следовательно, система способна транспортировать двухцепочечную (дц) ДНК через внешнюю мембрану, поскольку этот процесс можно визуализировать с помощью флуоресцентных красителей, интеркалирующих в дцДНК. Однако неизвестно, может ли одноцепочечная (ss) ДНК также служить субстратом для системы ComB, как это наблюдается для аналогичной системы ворсинок типа IV у Neisseria (Hepp and Maier, 2016).Второй этап транспорта ДНК через внутреннюю мембрану обеспечивается каналом, образованным ComEC, который транспортирует оцДНК в цитоплазму (Yeh et al., 2003; Stingl et al., 2010). Лазерный пинцетный анализ показал, что dsDNA импортируется с высокой скоростью 1,3 kbp/s, сравнимой с процессами ретракции пилуса (Stingl et al., 2010). Более того, способность импорта ДНК значительна, со средней скоростью 350 т.п.н. в течение 10 мин и до одного хромосомного эквивалента на клетку (Krüger et al., 2016). Похоже, что ComB транспортирует дцДНК любого источника.Для сравнения, в аналогичных системах, использующих белки ворсинок секреции II типа/типа IV, скорость захвата ДНК намного ниже (Hepp and Maier, 2016), а общая емкость ограничена примерно 40 т.п.н. (Gangel et al., 2014). Движущей силой протягивания ДНК через внешнюю мембрану в этих системах является неспецифическое связывание ДНК с периплазматическим рецепторным белком ComE (Gangel et al., 2014; Seitz et al., 2014), но гомолог ComE не был идентифицирован в H. pylori .

    Однако было показано, что уникальный белок ComH расположен в периплазме и связывает входящую ДНК в H.pylori (Damke et al., 2019). С-концевой домен ComH необходим и достаточен для проникновения в периплазму, в то время как N-конец, как было показано, взаимодействует с периплазматическим доменом канала внутренней мембраны ComEC, предполагая, что ComH доставляет поступающую ДНК для дальнейшего транспорта в цитоплазму. . Периплазматическая совместная локализация импортированной ДНК и ComH была максимальной через 90 минут, в то время как поглощение ДНК в периплазму было завершено за гораздо более короткое время (∼10 минут), что указывает на то, что ComH может не принимать непосредственного участия в создании тянущей силы для поглощения ДНК через наружная мембрана.Скорее всего, ComH важен для переноса периплазматической ДНК из ComB в мембранный канал ComEC (рис. 2). Было показано, что пилин VirB2 напрямую взаимодействует с ДНК в агробактериальном T4SS (Cascales, Christie, 2004). Таким образом, в будущих исследованиях еще предстоит выяснить, играет ли ComB2 аналогичную роль в ComB-зависимой системе захвата ДНК до того, как периплазматическая ДНК взаимодействует с ComH для введения в канал ComEC для дальнейшего поглощения в цитоплазме.

    Имеются данные о том, что ComB-зависимое поглощение ДНК не является конститутивным процессом, а находится в основе жесткой регуляции (Krüger et al., 2016). Компетентное состояние не приводит к остановке роста, как это наблюдается у других бактерий (Corbinais et al., 2016). Основным сигналом для индукции системы является нейтральное значение pH > 6,5, а активность ComB отключается при слабокислом значении pH in vitro , что указывает на то, что поглощение ДНК происходит в тесном контакте с эпителиальными клетками желудка во время инфекции in vivo (Krüger и др., 2016). Более того, было показано, что окислительный стресс модулирует развитие компетентности (Krüger et al., 2016).Естественная трансформационная активность может регулироваться главным образом на уровне транспорта через наружную мембрану. Количество белков ComB8 и ComB10 коррелирует с активностью транспорта и скорости трансформации внешней мембраны, а сверхэкспрессия comB6-B10 повышает компетентность (Corbinais et al., 2017). В целом было высказано предположение, что поглощение огромного количества ДНК этим высокоэффективным T4SS способствует увеличению генетического разнообразия. Более того, он также может играть роль в защите от окислительного стресса, защищая хромосому посредством образования большого периплазматического пула чужеродной ДНК.Исследования инфекций на мышах и монгольских песчанках с использованием мутантов H. pylori comB10 и/или dprA показали, что естественная трансформация может принести пользу в долгосрочной, а не в начальной колонизации (Kavermann et al., 2003; Dorer et al., 2013). Однако в будущем потребуются систематические исследования in vivo , чтобы расшифровать влияние естественной трансформации на хроническую персистенцию и бактериальную диссеминацию.

    Tfs3 и секреция клеточной транслоцирующей киназы a (CtkA)

    Гены, принадлежащие к дополнительным T4SS Tfs3 и Tfs4, были первоначально обнаружены в области высокой пластичности генома, наблюдаемой среди первых двух секвенированных H.pylori , 26695 и J99 (Kersulite et al., 2003). После сравнительного анализа более последовательностей генома H. pylori стало очевидно, что эти гены T4SS встречаются в различных вариантах, которые рассматривались как подтипы tfs3 , tfs3a и tfs3b (Kersulite et al., 2009). , или как отдельные системы, названные tfs3 и tfs4 (Fischer et al., 2010). Последние обозначения были выбраны, чтобы указать, что эти гены на самом деле не более тесно связаны друг с другом, чем с генами comB , и они также используются здесь.Кроме того, стало ясно, что гена tfs3 и гена tfs4 не ограничиваются исходными «зонами пластичности», но могут быть обнаружены во многих других геномных местах, где они организованы вместе с другими генами в виде геномных островов (рис. 1). ; Kersulyte et al., 2009; Fischer et al., 2010, 2014). Типичные особенности в дополнение к генам T4SS, такие как фланкирующие дупликации последовательностей (5′-AAGAATG-3′), наличие генов рекомбиназы xer и генов релаксации rlx , а также потенциальных последовательностей oriT (Grove et al., 2013), указали, что эти островки представляют собой интегрирующие конъюгативные элементы (ICE), названные ICE Hptfs3 и ICE Hptfs4 (Fischer et al., 2014).

    Полноразмерные элементы ICE Hptfs3 , а также версии с укороченными генами tfs3 или отсутствием нескольких генов были обнаружены в многочисленных клинических изолятах H. pylori (Kersulite et al., 2003; Alvi et al. , 2007; Fischer et al., 2014; Gong et al., 2015; Romo-Gonzalez et al., 2015; Delahay et al., 2018). Предполагалась возможная роль Tfs3 в переносе ДНК (Kersulyte et al., 2003), что подтверждается открытием того, что релаксаза Tfs3 (Rlx1) участвует в мобилизации плазмиды, источником переноса которой является плазмида RP4 (Backert et al. ., 2005), но фактическая функция Tfs3 до сих пор остается неясной. Однако было обнаружено, что серин/треонинкиназа CtkA (для клеточной транслоцирующей киназы A, соответствующая гену jhp940 ) присутствует, но только в подмножестве ICE Hptfs3 -положительных штаммов.Кристаллическая структура CtkA была определена, что показало, что JHP940 является первым примером эукариотической серин/треонинкиназы в H. pylori (Kim et al., 2010). Кроме того, было показано, что очищенный GFP-меченый CtkA поглощается культивируемыми клетками человека (HeLa) по еще неизвестному механизму. Кроме того, временная трансфекция клеток AGS показала, что CtkA перемещается из цитозоля в ядро ​​зависимым от времени образом. Функционально было обнаружено, что CtkA может опосредованно усиливать фосфорилирование и активацию субъединицы NF-κB p65 по остатку серина 276 посредством еще неизвестного пути (Kim et al., 2010). Кроме того, было обнаружено, что рекомбинантный CtkA снижает выживаемость клеток макрофагов мыши RAW264.7 примерно на 55% в течение 24 часов после заражения (Tenguria et al., 2014). Это снижение клеточной жизнеспособности было связано с апоптозом клеток и участием каспазы-1, которая активировалась при обработке клеток очищенным CtkA. Дальнейшие исследования in vitro показали, что CtkA может также действовать как аутофосфорилирующая тирозинкиназа и индуцировать зависимую от дозы и времени секрецию провоспалительных цитокинов IL-1β, TNF и IL-6 в RAW264.7 клеток (Тенгурия и др., 2014). Вместе эти данные предполагают, что CtkA предположительно представляет собой ICE Hptfs3 -кодируемый провоспалительный и проапоптотический регулятор, который может убивать макрофаги (Tenguria et al., 2014). В более позднем исследовании было обнаружено, что взаимодействие CtkA с эпителиальными клетками желудка AGS зависит от генов аппарата секреции Tfs3, но не зависит от Tfs4 или Cag T4SSs (Alandiyjany et al., 2017). Вместе эти наблюдения идентифицировали CtkA как предполагаемый секретируемый эффекторный белок Tfs3 T4SS (рис. 3A) и предположили роль Tfs3 T4SS в CtkA-опосредованной транслокации и передаче провоспалительного сигнала с помощью H.pylori (Alandiyjany et al., 2017). Таким образом, кластер генов tfs3 и CtkA могут представлять новые факторы вирулентности H. pylori с возможной ролью в индукции хронического воспаления для обеспечения выживания и персистенции бактерий. Однако фактическая транспортировка CtkA с помощью Tfs3 T4SS еще не полностью ясна. CtkA можно обнаружить в супернатанте культивируемых штаммов H. pylori (Tenguria et al., 2014), что указывает на некоторое сходство с секретируемыми эффекторами T4SS, такими как токсин Bordetella pertussis (Grohmann et al., 2018), но еще предстоит изучить, как CtkA может поглощаться через мембрану клетки-хозяина или может ли он также быть непосредственно введен в клетку-хозяин. Было бы также интересно исследовать, функционален ли Tfs3 для других молекул субстрата T4SS.

    Система секреции Tfs4 и физиология ДВС

    Подобно элементам ICE Hptfs3 и родственным им системам секреции Tfs3, островки ICE Hptfs4 содержат гены для всех известных функций T4SS, и было предсказано, что другие гены кодируют важные функции для физиологии ICE, такие как рекомбиназа xerT , топоизомераза, ДНК-метилаза или virC1 ( parA ) генов сборки релаксосом (рис. 1).Более того, несколько дополнительных генов с неизвестными функциями также имеют аналоги с умеренным сходством последовательностей элементов ICE Hptfs3 (Delahay et al., 2018), но частично организованы в разные предполагаемые единицы транскрипции, что указывает на то, что оба типа ICE имеют аналогичные основные функции. . Некоторые другие гены являются специфическими для ICE Hptfs4 и могут иметь поддерживающие функции, например, как системы токсин-антитоксин, или могут представлять дополнительные гены, которые, возможно, кодируют эффекторные белки (аналогично ctkA , который встречается исключительно на элементах ICE Hptfs3 ). ).Однако в настоящее время нет прямых доказательств функции любого из этих дополнительных генов ICE Hptfs4 . Несколько отличаясь от элементов ICE Hptfs3 , где только несколько генов являются вариабельными, почти все гены ICE Hptfs4 встречаются как один из двух различных аллелей. Отдельные аллели связаны с формированием модулей в левой, центральной или правой частях островка соответственно, которые можно комбинировать, образуя различные варианты ICE (Delahay et al., 2018; Figure 1). Также могут возникать гибридные конфигурации ICE Hptfs3 /ICE Hptfs4 , в основном из-за событий рекомбинации между высоко гомологичными генами метилазы (Fischer et al., 2014).

    Несмотря на отсутствие функциональных данных для большинства генов ICE Hptfs4 , некоторые гены коррелируют с исходом заболевания. Наиболее заметным из этих ассоциированных с заболеванием генов является ген dupA (содействующий развитию язвы двенадцатиперстной кишки), который на самом деле является гомологом virB4 одного правого модуля ICE Hptfs4 (рис. 1). Первоначально этот ген был связан с риском развития язвы двенадцатиперстной кишки в популяциях Восточной Азии и Южной Америки (Lu et al., 2005), но более поздние исследования показали, что связь с заболеванием может быть популяционно-специфичной (Shiota et al., 2010), и что наличие дополнительных генов в дополнение к dupA , как правило, является лучшим предиктором исхода заболевания (Jung et al., 2012). Последнее наблюдение показало, что не ген dupA как таковой, а скорее весь Tfs4 T4SS и, возможно, его секретируемые эффекторные молекулы, являются фактическими факторами развития заболевания. Другие гены ICE Hptfs4 ( jhp0945 , jhp0947 , jhp0949 ; рисунок 1) также действительно коррелировали с заболеванием [рассмотрено в Waskito et al.(2018)], но их функциональная роль в системе Tfs4 и/или во взаимодействии с клетками-хозяевами еще предстоит определить.

    Типичные ICEs кодируют функции рекомбиназы, которые вырезают элементы из их хромосомы-хозяина с образованием кольцевых интермедиатов, которые впоследствии могут быть перенесены путем конъюгации в клетки-реципиенты (Wozniak and Waldor, 2010). В соответствии с этой концепцией было показано, что ICE Hptfs4 образует такие кольцевые продукты в зависимости от предполагаемой сайт-специфичной рекомбиназы XerT, наличия (дублированного) мотива интеграции 5′-AAGAATG-3′ и xerT . восходящая область, содержащая промотор, зависящий от цикличности (Fischer et al., 2010; Вайс и др., 2019). Сообщаемая никирующая активность релаксазы Tfs4 (Rlx2) с сайтом распознавания выше собственного гена и ее взаимодействие с предполагаемым релаксосомным белком Tfs4 VirC1 (Grove et al., 2013) убедительно свидетельствуют о том, что ICE Hptfs4 может передаваться каноническим образом (рис. 3C), и что Rlx2, таким образом, является белком, секретируемым Tfs4. Действительно было продемонстрировано, что ICE Hptfs4 может переноситься горизонтально в присутствии внеклеточных ДНКаз, что указывает на такой процесс конъюгативного переноса (Fischer et al., 2010). Однако недавнее исследование показало, что предварительное удаление ICE Hptfs4 из хромосомы посредством мотивов AAGAATG, а также наличие генов T4SS не являются абсолютно необходимыми для переноса (Weiss et al., 2019), что указывает на другой перенос маршруты. На самом деле, эти наблюдения предполагают, что возможна мобилизация хромосомной ДНК с помощью еще неизвестных механизмов, вывод, который также был сделан из того факта, что хромосомные маркеры могут быть перенесены конъюгативным процессом от H.pylori в родственный патоген Campylobacter jejuni (Oyarzabal et al., 2007; рисунок 3D). Кроме того, они демонстрируют, что гомологичная рекомбинация более эффективна в H. pylori , чем сайт-специфическая рекомбинация. Тем не менее, они не исключают, что канонические события переноса и интеграции ICE происходят с более низкой частотой, предположение, которое подтверждается наблюдаемой интеграцией ICE Hptfs4 (а также ICE Hptfs3 ) во многих различных геномных местоположениях (Fischer et al. ., 2014). Интересно, что ни системы Tfs3, ни системы Tfs4 не требуются для конъюгативного переноса встречающихся в природе плазмид H. pylori , хотя эти плазмиды не содержат собственных систем конъюгации (Rohrer et al., 2012).

    Элементы

    ICE Hptfs4 обнаружены во всех популяциях H. pylori , включая cag PAI-отрицательных hpAfrica2 популяций (Delahay et al., 2018). Кроме того, наличие генов ICE (Gressmann et al., 2005) и продукция релаксаций (Tegtmeyer et al., 2013), также был задокументирован у близкородственного вида Helicobacter acinonychis , что указывает на длительную эволюционную связь с H. pylori . Однако эрозия генов T4SS из-за смещения рамки считывания или делеций наблюдается у многих штаммов из разных популяций (Fischer et al., 2014; Delahay et al., 2018), что позволяет предположить, что эволюционные преимущества могут быть предоставлены укрывающим штаммам за счет дополнительных гены, а не сами гены секреции типа IV.Таким образом, выяснение индивидуальной активности этих дополнительных генов и их вклада в бактериальную приспособленность или адаптацию хозяина будет важно для понимания функции ICE.

    Заключение

    Helicobacter pylori представляет собой один из наиболее успешных патогенов человека (Salama et al., 2013). Двумя основными причинами этого успеха являются его эффективные факторы вирулентности и высокая генетическая изменчивость среди штаммов. Генетическое разнообразие характерно для различных патогенов человека, которым необходимо персистировать в человеке-хозяине и выживать в неблагоприятных условиях окружающей среды.Разнообразие в содержании генов среди штаммов H. pylori стимулировало исследовательский интерес к тому, как ДНК приобретается и теряется в ходе эволюции бактерий. Считается, что в этом сценарии важную роль играют T4SS (Grohmann et al., 2018). Одним из молекулярных механизмов, который H. pylori использует для получения экзогенной ДНК, является естественная трансформация с использованием механизма ComB T4SS и обмен ДНК с помощью предполагаемых конъюгативных кластеров генов T4SS, присутствующих в геноме H. pylori .Кроме того, растет число сообщений о переносимых плазмидах (Kleanthous et al., 1991; Hofreuter and Haas, 2002; Höfler et al., 2004; Joo et al., 2012; Rohrer et al., 2012) и фагах (Schmid et al., 2012). al., 1990; Heintschel von Heinegg et al., 1993; Lehours et al., 2011; Luo et al., 2012; Uchiyama et al., 2012) в штаммах H. pylori побудили исследователей предположить, что события переноса ДНК посредством конъюгации и фаговой трансдукции также будет играть важную роль в генетическом разнообразии H. pylori (Vale and Lehours, 2018; Waskito and Yamaoka, 2019).Эти открытия и их роль в обеспечении генетического разнообразия H. pylori должны быть изучены более подробно в будущем. Кроме того, интригующая возможность состоит в том, что экспорт одноцепочечной ДНК и ее интеграция в хромосому клетки-хозяина человека может играть роль в колонизации и развитии заболевания H. pylori в желудке по сравнению с переносом Т-ДНК Agrobacterium , что приводит к при опухолях корончатого галла у зараженных растений. Есть много других открытых вопросов, например, о том, как в деталях работают конъюгативные T4SS, и есть ли еще неизвестные транслоцированные эффекторные молекулы.Для Cag T4SS были предсказаны дополнительные транслоцированные эффекторные белки помимо CagA, такие как CagQ (HP0535) и др. (Olbermann et al., 2010), но это требует функционального анализа. Таким образом, изучение новых функций T4SS у H. pylori и родственных бактерий является полезной темой исследований и в будущем.

    Вклад авторов

    Все перечисленные авторы внесли существенный, непосредственный и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.

    Финансирование

    Эта работа была частично поддержана грантом (22/2018) от программы FoeFoLe LMU Munich для WF.Работа NT была поддержана Немецким исследовательским фондом (проект DFG TE776/3-1). Мы также признательны за поддержку Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) в рамках программы финансирования Open Access Publishing.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Ссылки

    Аландийжаны, М.Н., Кроксалл, Нью-Джерси, Гроув, Дж. И., и Делахай, Р. М. (2017). Роль системы секреции типа IV, кодируемой tfs3 ICE, в провоспалительной передаче сигналов киназой Helicobacter pylori Ser/Thr, CtkA. PLoS One 12:e0182144. doi: 10.1371/journal.pone.0182144

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Алви, А., Деви, С.М., Ахмед, И., Хуссейн, М.А., Ризван, М., Ламулиат, Х., и соавт. (2007). Микроэволюция систем секреции Helicobacter pylori типа IV у больного язвенной болезнью за десятилетний период. Дж. Клин. микробиол. 45, 4039–4043. doi: 10.1128/jcm.01631-07

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Бакерт С., Хаас Р., Герхард М. и Науманн М. (2017). Система секреции Helicobacter pylori типа IV, кодируемая островом патогенности cag : архитектура, функция и передача сигналов. Курс. Верхняя. микробиол. Иммунол. 413, 187–220. дои: 10.1007/978-3-319-75241-9_8

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Бакерт, С., Квок Т. и Кениг В. (2005). Конъюгативный перенос плазмидной ДНК в Helicobacter pylori , опосредованный хромосомно кодируемой релаксазой и TraG-подобными белками. Микробиология 151, 3493–3503. doi: 10.1099/мик.0.28250-0

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Бакерт, С., и Науманн, М. (2010). Что за расстройство: провоспалительные сигнальные пути, индуцированные Helicobacter pylori . Тенденции микробиол. 18, 479–486.doi: 10.1016/j.tim.2010.08.003

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Бакерт, С., Тегтмейер, Н., и Фишер, В. (2015). Состав, структура и функция системы секреции IV типа, кодируемой островом патогенности Helicobacter pylori cag . Будущее микробиол. 10, 955–965. doi: 10.2217/fmb.15.32

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Баррозо, Р. М., Кук, К. Л., Хансен, Л. М., Лам, А.M., Gaddy, J.A., Johnson, E.M., et al. (2013). Функциональная пластичность в системе секреции IV типа Helicobacter pylori . PLoS Патог. 9:e1003189. doi: 10.1371/journal.ppat.1003189

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Беренс, И. К., Буш, Б., Исикава-Анкерхольд, Х., Паламидес, П., Шивели, Дж. Э., Станнерс, С., и соавт. (2020). Взаимодействие HopQ-CEACAM контролирует транслокацию CagA, фосфорилирование и фагоцитоз Helicobacter pylori в нейтрофилах. мБио 11:e03256-19.

    Академия Google

    Блазер, Н., Бакерт, С., и Пачатундиканди, С. К. (2019). Передача сигналов иммунных клеток Helicobacter pylori : влияние на патологию желудка. Доп. Эксп. Мед. биол. 1149, 77–106. дои: 10.1007/5584_2019_360

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Боччеллато, Ф., Вельффлинг, С., Имаи-Мацусима, А., Санчес, Г., Гусманн, К., Шмид, М., и др. (2019). Поляризованные эпителиальные монослои слизистой оболочки желудка раскрывают информацию о гомеостазе слизистой оболочки и защите от инфекции. Гут 68, 400–413. doi: 10.1136/gutjnl-2017-314540

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Бениг, Т., Ольберманн, П., Батс, С. Х., Фишер, В., и Йозенханс, К. (2016). Систематический сайт-направленный мутагенез белка Helicobacter pylori CagL системы секреции Cag типа IV выявляет новые функциональные домены. Науч. Респ. 6:38101. дои: 10.1038/srep38101

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Буш, Б., Веймер Р., Войшке К., Фишер В. и Хаас Р. (2015). Helicobacter pylori препятствует миграции лейкоцитов через белок внешней мембраны HopQ и через транслокацию CagA. Междунар. Дж. Мед. микробиол. 305, 355–364. doi: 10.1016/j.ijmm.2015.02.003

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Censini, S., Lange, C., Xiang, Z., Crabtree, J.E., Ghiara, P., Borodovsky, M., et al. (1996). cag , островок патогенности Helicobacter pylori , кодирует специфические для типа I и ассоциированные с заболеванием факторы вирулентности. Проц. Натл. акад. науч. США 93, 14648–14653. doi: 10.1073/pnas.93.25.14648

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чандран В., Фронзес Р., Дюкеррой С., Кронин Н., Наваза Дж. и Ваксман Г. (2009). Структура комплекса наружной мембраны системы секреции IV типа. Природа 462, 1011–1015. doi: 10.1038/nature08588

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чанг Ю.В., Шаффер К.Л., Реттберг, Л. А., Госал, Д., и Дженсен, Г. Дж. (2018). In vivo структуры системы секреции Helicobacter pylori cag типа IV. Cell Rep. 23, 673–681. doi: 10.1016/j.celrep.2018.03.085

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Chung, J.M., Sheedlo, M.J., Campbell, A.M., Sawhney, N., Frick-Cheng, A.E., Lacy, D.B., et al. (2019). Структура системы секреции клеток Helicobacter pylori типа IV. eLife 8:e47644. doi: 10.7554/eLife.47644

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Corbinais, C., Mathieu, A., Damke, P.P., Kortulewski, T., Busso, D., Prado-Acosta, M., et al. (2017). Уровни экспрессии белков ComB определяют способность Helicobacter pylori к компетентности. Науч. Респ. 7:41495. дои: 10.1038/srep41495

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Корбине, К., Матье, А., Кортулевски Т., Радичелла Дж. П. и Марсин С. (2016). После трансформации ДНК в Helicobacter pylori от поглощения до экспрессии. мол. микробиол. 101, 1039–1053. doi: 10.1111/mmi.13440

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Damke, P.P., Di Guilmi, A.M., Varela, P.F., Velours, C., Marsin, S., Veaute, X., et al. (2019). Идентификация рецептора периплазматической ДНК для естественной трансформации Helicobacter pylori . Нац. коммун. 10:5357.

    Академия Google

    де Мартель, К., Жорж, Д., Брей, Ф., Ферлей, Дж., и Клиффорд, Г. М. (2020). Глобальное бремя рака, связанное с инфекциями в 2018 г.: анализ заболеваемости во всем мире. Ланцет Глоб. Здоровье 8, е180–е190. doi: 10.1016/s2214-109x(19)30488-7

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Делахай, Р. М., Балквилл, Г. Д., Бантинг, К. А., Эдвардс, В., Атертон, Дж. К., и Сирл, М. С. (2008).Высоко повторяющаяся область белка Helicobacter pylori CagY содержит тандемные массивы модуля α-спиральных повторов. Дж. Мол. биол. 377, 956–971. doi: 10.1016/j.jmb.2008.01.053

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Делахай, Р. М., Кроксалл, Нью-Джерси, и Стивенс, А. Д. (2018). Филогеографическое разнообразие и мозаицизм интегративных и конъюгативных элементов Helicobacter pylori tfs. Моб. ДНК 9:5.

    Академия Google

    Дорер М.С., Коэн И.Е., Сесслер Т.Х., Феро Дж. и Салама Н.Р. (2013). Естественная компетентность способствует развитию хронической инфекции Helicobacter pylori . Заразить. Иммун. 81, 209–215. doi: 10.1128/iai.01042-12

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Фишер, В. (2011). Сборка и молекулярный механизм действия аппарата секреции Helicobacter pylori Cag типа IV. ФЕБС Дж. 278, 1203–1212. doi: 10.1111/j.1742-4658.2011.08036.x

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Фишер, В., Брайтхаупт, У., Керн, Б., Смит, С.И., Спичер, К., и Хаас, Р. (2014). Комплексный анализ зон пластичности Helicobacter pylori показывает, что они интегрируют конъюгативные элементы с промежуточной специфичностью интеграции. BMC Genomics 15:310. дои: 10.1186/1471-2164-15-310

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Фишер, В., Пюльс Дж., Бурдорф Р., Геберт Б., Оденбрайт С. и Хаас Р. (2001). Систематический мутагенез Helicobacter pylori cag острова патогенности: необходимые гены для транслокации CagA в клетки-хозяева и индукции интерлейкина-8. мол. микробиол. 42, 1337–1348. doi: 10.1046/j.1365-2958.2001.02714.x

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Fischer, W., Windhager, L., Rohrer, S., Zeiller, M., Karnholz, A., Hoffmann, R., et al.(2010). Гены, специфичные для штамма Helicobacter pylori : эволюция генома, обусловленная новой системой секреции типа IV и переносом геномных островков. Рез. нуклеиновых кислот. 38, 6089–6101. doi: 10.1093/nar/gkq378

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Франко А.Т., Джонстон Э., Кришна У., Ямаока Ю., Исраэль Д.А., Надь Т.А. и др. (2008). Регуляция канцерогенеза желудка факторами вирулентности Helicobacter pylori . Рак Рез. 68, 379–387.

    Академия Google

    Фрик-Ченг, А. Э., Пайберн, Т. М., Восс, Б. Дж., Макдональд, У. Х., Охи, доктор медицины, и Кавер, Т. Л. (2016). Молекулярный и структурный анализ основного комплекса системы секреции Helicobacter pylori cag типа IV. mBio 7:e02001-15.

    Академия Google

    Галл А., Годе Р. Г., Грей-Оуэн С. Д. и Салама Н. Р. (2017). Передача сигналов TIFA в эпителиальных клетках желудка инициирует зависящий от системы секреции cag тип 4 врожденный иммунный ответ на инфекцию Helicobacter pylori . мБио 8:e01168-17.

    Академия Google

    Гангель, Х., Хепп, К., Мюллер, С., Олдевуртель, Э. Р., Аас, Ф. Э., Куми, М., и другие. (2014). Согласованная пространственно-временная динамика импортированной ДНК и белка поглощения ДНК ComE во время гонококковой трансформации. PLoS Патог. 10:e1004043. doi: 10.1371/journal.ppat.1004043

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Гобер, А. П., Верьер, Т., Асим, М., Барри, Д. П., Пьясуэло, М.Б., де Сабле Т. и соавт. (2014). Гемоксигеназа-1 нарушает регуляцию поляризации макрофагов и иммунного ответа на Helicobacter pylori . Дж. Иммунол. 193, 3013–3022. doi: 10.4049/jиммунол.1401075

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Гонг Ю., Пэн Х., Хе Л., Лян Х., Ю Ю. и Чжан Дж. (2015). Распространение генов jhp0940 , jhp0945 , jhp0947 , jhp0949 и jhp0951 генов Helicobacter pylori в Китае. ВМС Гастроэнтерол. 15:115. doi: 10.1186/s12876-015-0341-z

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Gressmann, H., Linz, B., Ghai, R., Pleissner, K.P., Schlapbach, R., Yamaoka, Y., et al. (2005). Приобретение и потеря нескольких генов в ходе эволюции Helicobacter pylori . Генетика PLoS. 1:e43. doi: 10.1371/journal.pgen.0010043

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Громанн, Э., Кристи П.Дж., Ваксман Г. и Бакерт С. (2018). Секреция IV типа у грамотрицательных и грамположительных бактерий. мол. микробиол. 107, 455–471. doi: 10.1111/mmi.13896

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Гроув, Дж. И., Аландийжани, М. Н., и Делахай, Р. М. (2013). Сайт-специфическая релаксазная активность VirD2-подобного белка, кодируемого в пределах tfs4 геномного острова Helicobacter pylori . Дж. Биол. хим. 288, 26385–26396.doi: 10.1074/jbc.M113.496430

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хаяши Т., Сенда М., Морохаши Х., Хигаси Х., Хорио М., Кашиба Ю. и др. (2012). Третичный структурно-функциональный анализ выявляет механизм потенцирования патогенной передачи сигнала онкогенным эффектором CagA Helicobacter pylori . Микроб-хозяин клетки 12, 20–33. doi: 10.1016/j.chom.2012.05.010

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Он, С., Corneloup, A., Guynet, C., Lavatine, L., Caumont-Sarcos, A., Siguier, P., et al. (2015). Семейство IS200/IS605 и механизм одноцепочечной транспозиции «очисти и вставь». Микробиолог. Спектр. 3:MDNA3-0039-2014. doi: 10.1128/microbiolspec.MDNA3-0039-2014

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Heintschel von Heinegg, E., Nalik, H.P., and Schmid, E.N. (1993). Характеристика фага Helicobacter pylori (HP1). J. Med.микробиол. 38, 245–249. дои: 10.1099/00222615-38-4-245

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хепп, К., и Майер, Б. (2016). Кинетика захвата ДНК во время трансформации свидетельствует о храповом механизме транслокации. Проц. Натл. акад. науч. США 113, 12467–12472. doi: 10.1073/pnas.1608110113

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хигаси Х., Цуцуми Р., Муто С., Сугияма Т., Адзума Т., Асака М. и др. (2002). Тирозинфосфатаза SHP-2 как внутриклеточная мишень белка Helicobacter pylori CagA. Наука 295, 683–686. doi: 10.1126/science.1067147

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хёфлер, К., Фишер, В., Хофрейтер, Д., и Хаас, Р. (2004). Криптические плазмиды в Helicobacter pylori : предполагаемые функции в конъюгативном переносе и продукции микроцина. Междунар. Дж. Мед. микробиол. 294, 141–148. doi: 10.1016/j.ijmm.2004.06.021

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хофрейтер, Д., и Хаас, Р. (2002). Характеристика двух загадочных плазмид Helicobacter pylori : предполагаемый источник горизонтального переноса генов и перетасовки генов. J. Бактериол. 184, 2755–2766. doi: 10.1128/jb.184.10.2755-2766.2002

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хофрейтер, Д., Карнхольц, А.и Хаас, Р. (2003). Топология и мембранное взаимодействие белков Helicobacter pylori ComB, участвующих в способности к естественной трансформации. Междунар. Дж. Мед. микробиол. 293, 153–165. дои: 10.1078/1438-4221-00258

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хофрейтер Д., Оденбрайт С. и Хаас Р. (2001). Способность к естественной трансформации Helicobacter pylori опосредована основными компонентами системы секреции типа IV. мол. микробиол. 41, 379–391. doi: 10.1046/j.1365-2958.2001.02502.x

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Hooi, JKY., Lai, W.Y., Ng, W.K., Suen, M.M.Y., Underwood, F.E., Tanyingoh, D., et al. (2017). Глобальная распространенность инфекции Helicobacter pylori : систематический обзор и метаанализ. Гастроэнтерология 153, 420–429. doi: 10.1053/j.gastro.2017.04.022

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ху, Б., Khara, P., Song, L., Lin, A.S., Frick-Cheng, A.E., Harvey, M.L., et al. (2019). Молекулярная архитектура in situ системы секреции клеток Helicobacter pylori типа IV. мБио 10:e00849-19. doi: 10.1128/mBio.00849-19

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Javaheri, A., Kruse, T., Moonens, K., Mejías-Luque, R., Debraekeleer, A., Asche, C.I., et al. (2016). Адгезин HopQ Helicobacter pylori участвует в усиливающем вирулентность взаимодействии с CEACAM человека. Нац. микробиол. 2:16243. doi: 10.1038/nmicrobiol.2016.243

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хименес-Сото, Л.Ф., Каттер, С., Севальд, X., Эртл, К., Вайс, Э., Капп, У., и другие. (2009). Аппарат секреции Helicobacter pylori типа IV использует интегрин β1 новым независимым от RGD способом. PLoS Патог. 5:e1000684. doi: 10.1371/journal.ppat.1000684

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Джу, Дж.S., Song, J.Y., Baik, S.C., Lee, W.K., Cho, M.J., Lee, K.H., et al. (2012). Генетическая организация и перенос конъюгальной плазмидной ДНК pHP69, плазмиды из корейского изолята Helicobacter pylori . J. Microbiol. 50, 955–961. doi: 10.1007/s12275-012-2580-9

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Юнг С.В., Сугимото М., Сиота С., Грэм Д.Ю. и Ямаока Ю. (2012). Интактный кластер dupA является более надежным маркером вирулентности Helicobacter pylori , чем один dupA . Заразить. Иммун. 80, 381–387.

    Академия Google

    Каплан-Тюркёз, Б., Хименес-Сото, Л.Ф., Дайан, К., Эртл, К., Ремаут, Х., Луше, А., и другие. (2012). Структурное понимание взаимодействия онкопротеина CagA Helicobacter pylori с интегрином β1. Проц. Натл. акад. науч. США 109, 14640–14645. doi: 10.1073/pnas.1206098109

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Карнхольц, А., Хёфлер, К., Оденбрайт, С., Фишер В., Хофрейтер Д. и Хаас Р. (2006). Функциональная и топологическая характеристика новых компонентов системы компетенции трансформации ДНК comB в Helicobacter pylori . J. Бактериол. 188, 882–893. doi: 10.1128/jb.188.3.882-893.2006

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Каверманн Х., Бернс Б.П., Ангермюллер К., Оденбрайт С., Фишер В., Мельхерс К. и др. (2003). Идентификация и характеристика генов Helicobacter pylori , необходимых для колонизации желудка. Дж. Экспл. Мед. 197, 813–822. doi: 10.1084/jem.20021531

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Керсулите Д., Акопянц Н.С., Клифтон С.В., Роу Б.А. и Берг Д.Е. (1998). Новая организация последовательности и специфичность вставки IS605 и IS606: химерные мобильные элементы Helicobacter pylori . Ген 223, 175–186. doi: 10.1016/s0378-1119(98)00164-4

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Керсулите, д., Lee, W., Subramaniam, D., Anant, S., Herrera, P., Cabrera, L., et al. (2009). Зоны пластичности Helicobacter pylori представляют собой новые мобильные элементы. PLoS One 4:e6859. doi: 10.1371/journal.pone.0006859

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Керсулите, Д., Велапатино, Б., Мухопадхьяй, А.К., Кауайме, Л., Буссалеу, А., Комб, Дж., и соавт. (2003). Кластер генов секреции IV типа в зоне пластичности Helicobacter pylori . J. Бактериол. 185, 3764–3772. doi: 10.1128/jb.185.13.3764-3772.2003

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ким, Д. Дж., Пак, К. С., Ким, Дж. Х., Ян, С. Х., Юн, Дж. Ю., Хан, Б. Г., и другие. (2010). Провоспалительный белок Helicobacter pylori активирует NF-κB в качестве транслоцирующей клетки Ser/Thr киназы. Проц. Натл. акад. науч. США 107, 21418–21423. doi: 10.1073/pnas.1010153107

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Клеантус, Х., Клейтон, К.Л., и Табакчали, С. (1991). Характеристика плазмиды из Helicobacter pylori , кодирующей белок репликации, общий для плазмид грамположительных бактерий. мол. микробиол. 5, 2377–2389. doi: 10.1111/j.1365-2958.1991.tb02084.x

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Кох М., Молленкопф Х. Дж., Клемм У. и Мейер Т. Ф. (2012). Индукция микроРНК-155 зависит от TLR- и системы секреции типа IV в макрофагах и ингибирует апоптоз, вызванный повреждением ДНК. Проц. Натл. акад. науч. США 109, E1153–E1162. doi: 10.1073/pnas.1116125109

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Кох, М., Молленкопф, Х. Дж., и Мейер, Т. Ф. (2016). Макрофаги распознают систему секреции Helicobacter pylori типа IV в отсутствие передачи сигналов от толл-подобных рецепторов. Сотовый. микробиол. 18, 137–147. doi: 10.1111/cmi.12492

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Кельблен, Т., Bergé, C., Cherrier, M.V., Brillet, K., Jimenez-Soto, L., Ballut, L., et al. (2017). Молекулярное исследование белок-белковых взаимодействий между интегрином α5β1 и системой секреции Helicobacter pylori Cag типа IV. FEBS J. 284, 4143–4157. doi: 10.1111/февраль 14299

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Кенигер, В., Хольстен, Л., Харрисон, У., Буш, Б., Лоэлл, Э., Чжао, К., и соавт. (2016). Helicobacter pylori использует CEACAM человека через HopQ для прикрепления и транслокации CagA. Нац. микробиол. 2:16233. doi: 10.1038/nmicrobiol.2016.233

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Крюгер, Н. Дж., Кнювер, М. Т., Завилак-Павлик, А., Аппель, Б., и Стингл, К. (2016). Генетическое разнообразие как следствие микроаэробного и нейтрофильного образа жизни. PLoS Патог. 12:e1005626. doi: 10.1371/journal.ppat.1005626

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Квок Т., Заблер Д., Урман С., Rohde, M., Hartig, R., Wessler, S., et al. (2007). Helicobacter использует интегрин для секреции типа IV и активации киназы. Природа 449, 862–866. doi: 10.1038/nature06187

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Lehours, P., Vale, F.F., Bjursell, M.K., Melefors, O., Advani, R., Glavas, S., et al. (2011). Секвенирование генома выявило фаг Helicobacter pylori . мБио 2:e00239-11.

    Академия Google

    Низкий, Х.Х., Губеллини Ф., Ривера-Кальзада А., Браун Н., Коннери С., Дюжанкур А. и др. (2014). Структура системы секреции IV типа. Природа 508, 550–553. doi: 10.1038/nature13081

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Луо, Ч. Х., Чиоу, П. Ю., Ян, К. Ю., и Лин, Н. Т. (2012). Геном, интеграция и трансдукция нового умеренного фага Helicobacter pylori . Дж. Вирол. 86, 8781–8792. doi: 10.1128/jvi.00446-12

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Moese, S., Selbach, M., Meyer, T.F., and Backert, S. (2002). cag + Helicobacter pylori индуцирует гомотипическую агрегацию макрофагоподобных клеток путем активизации и рекрутирования молекулы внутриклеточной адгезии 1 на клеточную поверхность. Заразить. Иммун. 70, 4687–4691. doi: 10.1128/iai.70.8.4687-4691.2002

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Моис, С., Selbach, M., Zimny-Arndt, U., Jungblut, P.R., Meyer, T.F., and Backert, S. (2001). Идентификация тирозин-фосфорилированного карбоксиконцевого фрагмента 35 кДа (p35CagA) белка Helicobacter pylori CagA в фагоцитирующих клетках: процессинг или разрушение? Протеомика 1, 618–629. doi: 10.1002/1615-9861(200104)1:4<618::aid-prot618>3.0.co;2-c

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Мудли Ю., Линц Б., Бонд Р. П., Ньювудт М., Судьялл Х., Schlebusch, C.M., et al. (2012). Возраст ассоциации между Helicobacter pylori и человеком. PLoS Патог. 8:e1002693. doi: 10.1371/journal.ppat.1002693

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Мюллер, Д., Тегтмейер, Н., Брандт, С., Ямаока, Ю., Де Пуар, Э., Сгурас, Д., и соавт. (2012). Киназы c-Src и c-Abl контролируют иерархическое фосфорилирование и функцию эффекторного белка CagA в штаммах Helicobacter pylori из Западной и Восточной Азии. Дж. Клин. Вкладывать деньги. 122, 1553–1566. дои: 10.1172/jci61143

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Науманн М., Соколова О., Тегтмейер Н. и Бакерт С. (2017). Helicobacter pylori : парадигмальный патоген для подрыва передачи сигнала клеткой-хозяином. Тенденции микробиол. 25, 316–328. doi: 10.1016/j.tim.2016.12.004

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Нил, Дж. Т., Петерсон, Т.С., Кент М.Л. и Гийемин К. (2013). Фактор вирулентности H. pylori CagA увеличивает пролиферацию клеток кишечника за счет активации пути Wnt в модели трансгенных рыбок данио. Дис. Модель. мех. 6, 802–810. doi: 10.1242/dmm.011163

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Оденбрайт С., Геберт Б., Пюльс Дж., Фишер В. и Хаас Р. (2001). Взаимодействие Helicobacter pylori с профессиональными фагоцитами: роль островка патогенности cag и транслокация, фосфорилирование и процессинг CagA. Сотовый. микробиол. 3, 21–31. doi: 10.1046/j.1462-5822.2001.00088.x

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Охниси Н., Юаса Х., Танака С., Сава Х., Миура М., Мацуи А. и др. (2008). Трансгенная экспрессия Helicobacter pylori CagA индуцирует желудочно-кишечные и гемопоэтические новообразования у мышей. Проц. Натл. акад. науч. США 105, 1003–1008. doi: 10.1073/pnas.0711183105

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ольберманн, П., Josenhans, C., Moodley, Y., Uhr, M., Stamer, C., Vauterin, M., et al. (2010). Глобальный обзор генетического и функционального разнообразия в островке патогенности Helicobacter pylori cag. Генетика PLoS. 6:e1001069. doi: 10.1371/journal.pgen.1001069

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Оярзабал О.А., Рэд Р. и Бакерт С. (2007). Конъюгативный перенос устойчивости к антибиотикам, кодируемой хромосомой, от Helicobacter pylori к Campylobacter jejuni . Дж. Клин. микробиол. 45, 402–408. doi: 10.1128/jcm.01456-06

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Пачатундиканди, С.К., Тегтмейер, Н., Арнольд, И.С., Линд, Дж., Неддерманн, М., Фалькейс-Фейтс, К., и соавт. (2019). T4SS-зависимая активация TLR5 инфекцией Helicobacter pylori . Нац. коммун. 10:5717.

    Академия Google

    Пфаннкух, Л., Гурвиц, Р., Траульсен, Дж., Сигулла, Дж., Поешке, М., Мацнер, Л., и другие. (2019). АДФ-гептоза, новый молекулярный паттерн, ассоциированный с патогеном, идентифицированный в Helicobacter pylori . FASEB J. 33, 9087–9099. дои: 10.1096/fj.201802555R

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Reid, D.W., Muyskens, J.B., Neal, J.T., Gaddini, G.W., Cho, L.Y., Wandler, A.M., et al. (2012). Идентификация генетических модификаторов CagA-индуцированного разрушения эпителия у Drosophila . Фронт. Клетка. Заразить.микробиол. 2:24. doi: 10.3389/fcimb.2012.00024

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Рорер С., Хольстен Л., Вайс Э., Бенгезал М., Фишер В. и Хаас Р. (2012). Множественные пути переноса плазмидной ДНК у Helicobacter pylori . PLoS One 7:e45623. doi: 10.1371/journal.pone.0045623

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ромо-Гонсалес, К., Консуэло-Санчес, А., Каморлинга-Понсе, М., Веласкес-Гуадаррама, Н., Гарсия-Сунига, М., Бургено-Феррейра, Дж., и др. (2015). Гены области пластичности jhp0940 , jhp0945 , jhp0947 и jhp0949 из Helicobacter pylori в изолятах от мексиканских детей. Helicobacter 20, 231–237. doi: 10.1111/hel.12194

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Саадат, И., Хигаси, Х., Обусе, К., Умеда, М., Мурата-Камия, Н., Сайто, Ю., и другие.(2007). Helicobacter pylori CagA нацелен на киназу PAR1/MARK, чтобы нарушить полярность эпителиальных клеток. Природа 447, 330–333. doi: 10.1038/nature05765

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Салама, Н. Р., Хартунг, М. Л., и Мюллер, А. (2013). Жизнь в желудке человека: стратегии персистенции бактериального патогена Helicobacter pylori . Нац. Преподобный Микробиолог. 11, 385–399. doi: 10.1038/nrmicro3016

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Шмид, Э.Н., фон Реклингхаузен Г. и Ансорг Р. (1990). Бактериофаги в Helicobacter ( Campylobacter ) pylori . J. Med. микробиол. 32, 101–104.

    Академия Google

    Шмидт Т.П., Перна А.М., Фугманн Т., Бём М., Хисс Дж., Халлер С. и др. (2016). Идентификация сигнатурных мотивов E-кадгерина, функционирующих как сайты расщепления для Helicobacter pylori HtrA. Науч. Реп. 6:23264. дои: 10.1038/srep23264

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Себрелл, Т.А., Хашими М., Сидар Б., Уилкинсон Р.А., Кирпотина Л., Куинн М.Т. и соавт. (2019). Новая модель совместного культивирования желудочных сфероидов показывает зависимое от хемокинов рекрутирование дендритных клеток человека в эпителий желудка. Сотовый. Мол. Гастроэнтерол. Гепатол. 8, 157–171.e3. doi: 10.1016/j.jcmgh.2019.02.010

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Зейтц П., Пезешги Модаррес Х., Боржо С., Булушев Р. Д., Стейнбок Л. Дж., Раденович А., и другие. (2014). ComEA необходим для переноса внешней ДНК в периплазму естественно трансформируемых клеток Vibrio cholerae . Генетика PLoS. 10:e1004066. doi: 10.1371/journal.pgen.1004066

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Selbach, M., Paul, F.E., Brandt, S., Guye, P., Daumke, O., Backert, S., et al. (2009). Интерактом клетки-хозяина тирозин-фосфорилированных бактериальных белков. Микроб-хозяин клетки 5, 397–403.doi: 10.1016/j.chom.2009.03.004

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Сиота С., Мацунари О., Ватада М., Ханада К. и Ямаока Ю. (2010). Систематический обзор и метаанализ: взаимосвязь между геном Helicobacter pylori dupA и клиническими исходами. Патог кишечника. 2:13. дои: 10.1186/1757-4749-2-13

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Сьерра, Дж. К., Суарес, Г., Пьясуэло, М.Б., Луис П.Б., Бейкер Д.Р., Ромеро-Галло Дж. и соавт. (2019). α-Дифторметилорнитин снижает канцерогенез желудка, вызывая мутации в Helicobacter pylori cagY. Проц. Натл. акад. науч. США 116, 5077–5085. doi: 10.1073/pnas.1814497116

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Sigal, M., Rothenberg, M.E., Logan, C.Y., Lee, J.Y., Honaker, R.W., Cooper, R.L., et al. (2015). Helicobacter pylori активирует и размножает стволовые клетки Lgr5(+) посредством прямой колонизации желудочных желез. Гастроэнтерология 148, 1392–1404.e21. doi: 10.1053/j.gastro.2015.02.049

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Stein, S.C., Faber, E., Bats, S.H., Murillo, T., Speidel, Y., Coombs, N., et al. (2017). Helicobacter pylori модулирует ответы клеток-хозяев за счет CagT4SS-зависимой транслокации промежуточного метаболита биосинтеза гептозы внутреннего ядра ЛПС. PLoS Патог. 13:e1006514. doi: 10.1371/journal.ppat.1006514

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Стингл, К., Мюллер, С., Шайдген-Клейбольдт, Г., Клаузен, М., и Майер, Б. (2010). Композитная система обеспечивает двухступенчатое поглощение ДНК Helicobacter pylori . Проц. Натл. акад. науч. США 107, 1184–1189. doi: 10.1073/pnas.05107

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Su, H., Tissera, K., Jang, S., Choi, Y.H., Kim, A., Cho, Y.J., et al. (2019). Эволюционный механизм, ведущий к мульти- генотипу cagA в Helicobacter pylori . Науч. Респ. 9:11203.

    Академия Google

    Судзуки М., Мимуро Х., Судзуки Т., Парк М., Ямамото Т. и Сасакава К. (2005). Взаимодействие CagA с Crk играет важную роль в индуцированной Helicobacter pylori потере адгезии эпителиальных клеток желудка. Дж. Экспл. Мед. 202, 1235–1247. doi: 10.1084/jem.20051027

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Такконелли Э., Каррара Э., Савольди А., Харбарт С., Mendelson, M., Monnet, D.L., et al. (2018). Открытие, исследование и разработка новых антибиотиков: список приоритетов ВОЗ в отношении устойчивых к антибиотикам бактерий и туберкулеза. Ланцет Заражение. Дис. 18, 318–327.

    Академия Google

    Тегтмейер, Н., Неддерманн, М., Аше, К.И., и Бакерт, С. (2017a). Подрыв киназ хозяина: ключевая сеть клеточной передачи сигналов, захваченная Helicobacter pylori CagA. мол. микробиол. 105, 358–372. дои: 10.1111/мм.13707

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Тегтмейер, Н., Весслер, С., Некки, В., Роде, М., Харрер, А., Рау, Т.Т., и соавт. (2017б). Helicobacter pylori использует уникальный базолатеральный механизм секреции IV типа для доставки CagA. Микроб-хозяин клетки 22, 552–560.e5. doi: 10.1016/j.chom.2017.09.005

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Тегтмейер Н., Ривас Траверсо Ф., Роде М., Oyarzabal, O.A., Lehn, N., Schneider-Brachert, W., et al. (2013). Электронно-микроскопический, генетический анализ и анализ экспрессии белков штаммов Helicobacter acinonychis бенгальского тигра. PLoS One 8:e71220. doi: 10.1371/journal.pone.0071220

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Тегтмейер Н., Виттельсбергер Р., Хартиг Р., Весслер С., Мартинес-Куилес Н. и Бакерт С. (2011). Сериновое фосфорилирование кортактина контролирует активность киназы фокальной адгезии и рассеяние клеток, индуцированное Helicobacter pylori . Микроб-хозяин клетки 9, 520–531. doi: 10.1016/j.chom.2011.05.007

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Тенгурия С., Ансари С. А., Хан Н., Ранджан А., Деви С., Тегтмейер Н. и др. (2014). Киназа, транслоцирующая клетки Helicobacter pylori (CtkA/JHP0940), является проапоптотической в ​​макрофагах мыши и действует как аутофосфорилирующая тирозинкиназа. Междунар. Дж. Мед. микробиол. 304, 1066–1076. doi: 10.1016/j.ijmm.2014.07.017

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Могила, Дж.Ф., Уайт О., Керлаваж А.Р., Клейтон Р.А., Саттон Г.Г., Флейшманн Р.Д. и соавт. (1997). Полная последовательность генома желудочного патогена Helicobacter pylori . Природа 388, 539–547.

    Академия Google

    Утияма Дж., Такеучи Х., Като С., Такемура-Утияма И., Уджихара Т., Дайбата М. и др. (2012). Полные последовательности генома двух бактериофагов Helicobacter pylori , выделенных у японских пациентов. Дж. Вирол. 86, 11400–11401. doi: 10.1128/jvi.01767-12

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Вейл, Ф. Ф., и Леурс, П. (2018). Связь геномов фагов со структурой популяции Helicobacter pylori : общие этапы с использованием данных полногеномного секвенирования. Междунар. Дж. Мол. науч. 19:1831. дои: 10.3390/ijms131

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Варга, М. Г., Шаффер, К. Л., Сьерра, Дж. К., Суарес, Г., Piazuelo, M.B., Whitaker, M.E., et al. (2016). Патогенные штаммы Helicobacter pylori транслоцируют ДНК и активируют TLR9 через ассоциированную с раком систему секреции cag типа IV. Онкоген 35, 6262–6269. doi: 10.1038/onc.2016.158

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Васкито, Л. А., и Ямаока, Ю. (2019). История Helicobacter pylori : изображение миграций человека из филогеографии. Доп.Эксп. Мед. биол. 1149, 1–16. дои: 10.1007/5584_2019_356

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Васкито, Л. А., Йих-Ву, Дж., и Ямаока, Ю. (2018). Роль интеграции конъюгативных элементов в Helicobacter pylori : обзор. Дж. Биомед. науч. 25:86. doi: 10.1186/s12929-018-0489-2

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Вайс, Э., Спичер, К., Хаас, Р., и Фишер, В. (2019). Вырезание и перенос интегрирующего и конъюгативного элемента у вида бактерий с высокой эффективностью рекомбинации. Науч. Респ. 9:8915. doi: 10.1038/s41598-019-45429-z

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Возняк, Р. А., и Уолдор, М. К. (2010). Интегративные и конъюгативные элементы: мозаичные мобильные генетические элементы, обеспечивающие динамический латеральный поток генов. Нац. Преподобный Микробиолог. 8, 552–563. doi: 10.1038/nrmicro2382

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Yeh, Y.C., Lin, T.L., Chang, K.C., and Wang, J.Т. (2003). Характеристика гомолога ComE3, необходимого для трансформации ДНК в Helicobacter pylori . Заразить. Иммун. 71, 5427–5431. doi: 10.1128/iai.71.9.5427-5431.2003

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чжан, X. С., Тегтмейер, Н., Траубе, Л., Джиндал, С., Перес-Перес, Г., Стихт, Х., и соавт. (2015). Специфический полиморфизм A/T в западных B-мотивах фосфорилирования тирозина регулирует взаимодействия эпителиальных клеток Helicobacter pylori CagA. PLoS Патог. 11:e1004621. doi: 10.1371/journal.ppat.1004621

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чжао, К., Буш, Б., Хименес-Сото, Л.Ф., Исикава-Анкерхольд, Х., Массберг, С., Террадот, Л., и другие. (2018). Интегрин, но не рецепторы CEACAM, необязательны для транслокации Helicobacter pylori CagA. PLoS Патог. 14:e1007359. doi: 10.1371/journal.ppat.1007359

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Циммерманн, С., Pfankuch, L., Al-Zeer, M.A., Bartfeld, S., Koch, M., Liu, J., et al. (2017). ALPK1- и TIFA-зависимый врожденный иммунный ответ, запускаемый системой секреции Helicobacter pylori типа IV. Cell Rep. 20, 2384–2395. doi: 10.1016/j.celrep.2017.08.039

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Структурно-функциональная характеристика Helicobacter pylori

    Резюме: Бактерия Helicobacter pylori является патогеном желудочно-кишечного тракта человека, который может вызывать широкий спектр заболеваний, включая хронический гастрит, язвенную болезнь и карциному желудка.Он классифицируется Международным агентством по изучению рака как окончательный (класс I) канцероген для человека. Опосредованная жгутиками подвижность необходима для H. pylori , чтобы инициировать колонизацию и развитие инфекции у людей. Гликозилирование жгутиков H. pylori псевдоаминовой кислотой (Pse; 5,7-диацетамидо-3,5,7,9-тетрадезокси-1-глицеро-1-манно-нонулозоновая кислота) необходимо для сборки и функционирования жгутиков. Шестой этап пути биосинтеза Pse, активация Pse путем добавления цитидин-5′-монофосфата (CMP) для образования CMP-Pse, катализируется металлозависимым ферментом белка F биосинтеза псевдоминовой кислоты (PseF) с использованием цитидина 5′. -трифосфат (CTP) в качестве кофактора.Информация о кристаллоструктуре PseF отсутствует. В этом исследовании описывается первая трехмерная модель PseF H. pylori , полученная с использованием инструментов биовычислений. PseF содержит гидролазную складку α/β-типа с доменом димеризации β-шпильки (HP). Сравнение PseF с другими структурными гомологами позволило идентифицировать важные остатки для распознавания субстрата и каталитического механизма. Эта структурная информация проложит путь к разработке новых терапевтических средств для борьбы с бактериальной инфекцией.

    Ключевые слова: H. pylori , подвижность, гликозилирование, моделирование гомологии, псевдоаминовая кислота

    Введение

    Подвижность имеет решающее значение для бактерии Helicobacter pylori для колонизации желудка человека и развития инфекции. Более половины населения земного шара инфицировано H. pylori . 1 H. pylori может вызывать острый гастрит, язву двенадцатиперстной кишки, лимфому слизистой оболочки лимфоидной ткани, карциному желудка 2–6 и другие внежелудочные заболевания, 7 , включая железодефицитную анемию, 8 идиопатическую тромбоцитопеническая пурпура, 9 сердечно-сосудистые заболевания, 10 заболевания печени, 11 рак поджелудочной железы, 12 респираторные заболевания, 13 кожные заболевания 14 и диабет. 15 Это первая бактерия, классифицированная Международным агентством по изучению рака как окончательный канцероген для человека. 16 Текущим методом эрадикации H. pylori является одновременное применение ингибитора протонной помпы с двумя или более антибиотиками широкого спектра действия. Однако появление множественной устойчивости к антибиотикам сузило выбор лечения. 17 Таким образом, идентификация и разработка новых терапевтических средств для лечения H.pylori является неотложной необходимостью.

    H. pylori использует подвижность, опосредованную жгутиками, для облегчения колонизации слизистой оболочки желудка человека. Жгутики H. pylori должны быть O -гликозилированы необычной девятиуглеродной сахарной псевдоаминовой кислотой (Pse) для правильной сборки и функционирования. 18 Pse синтезируется в H. pylori посредством пяти ферментативных стадий, а затем активируется добавлением цитидин-5′-монофосфата (CMP) перед переносом на флагеллин.Реакция активации катализируется металлозависимым ферментом CMP-Pse синтазой (также известным как белок F биосинтеза псевдоаминовой кислоты [PseF], EC 2.7.7.38) с использованием цитидин-5′-трифосфата (CTP) в качестве кофактора. Этот фермент принадлежит к суперсемейству нуклеотид-дифосфат-сахар трансфераз. 19 Инсерционная инактивация гена PseF в H. pylori привела к потере образования функциональных жгутиков и сделала бактерию неподвижной. 18 Это свидетельствует о важности PseF для биосинтеза жгутиков и вирулентности бактерий. 18 Таким образом, путь биосинтеза Pse является потенциальной мишенью для разработки новых препаратов, направленных на подвижность бактерий.

    Функциональный гомолог из Neisseria meningitidis CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты (NmCNS; 24% идентичность последовательности с H. pylori PseF [HpPseF]) катализирует активацию N ) с образованием CMP-нейраминовой кислоты (CMP-Neu5Ac) в присутствии Mg 2+ с использованием CTP в качестве кофактора. 20 CMP-NeuAc затем переносится на сахарную часть, которая образует часть липополисахарида и капсулы, которые необходимы для вирулентности бактерий. 21 Эти гликопротеины играют важную роль в развитии клеток, иммунитете и других функциях. 22,23 Структурный анализ структуры NmCNS показал, что она существует как гомодимерная архитектура с заменой доменов, состоящая из каталитической гидролазной складки с коротким доменом α-шпильки (HP). 20

    Ферменты CMP-5- N -синтетазы ацетилнейраминовой кислоты (CNS) следуют упорядоченно-последовательному кинетическому механизму, при котором сначала связывается CTP, а затем сиаловая кислота для катализа реакции. 24 Horsfall et al. 24 сообщили, что ферментам ЦНС требуются два иона Mg 2+ для правильной ориентации субстратов и активации α-фосфата CTP. Было предложено, чтобы упорядоченная молекула растворителя служила общей основой для реакции. 20

    В настоящее время, насколько известно, кристаллографическая трехмерная (3D) структурная информация о HpPseF отсутствует. В текущем исследовании физико-химические, структурные и функциональные свойства HpPseF вместе с информацией о его межбелковом взаимодействии (PPI) были получены с помощью различных подходов in silico.Кроме того, смоделированная трехмерная структура сравнивается с другими структурно охарактеризованными гидролизующими ферментами, чтобы изучить взаимосвязь структура-активность и идентифицировать важные остатки для распознавания субстрата и каталитического механизма.

    Материалы и методы

    Поиск последовательности, физико-химические свойства и анализ вторичной структуры

    Аминокислотная последовательность PseF из H. pylori P12 (UniProtKB id: B6JKQ2, 229 аминокислот) была получена из базы данных белков Национального центра для биотехнологической информации (NCBI).Инструмент ExPASy ProtParam использовался для прогнозирования физико-химических характеристик HpPseF, и результаты перечислены в таблице 1. 25 Вычисленные физико-химические параметры включали молекулярную массу, изоэлектрическую точку, коэффициент экстинкции, индекс нестабильности, алифатический индекс и общее среднее гидропатичности. (СОУС). Инструмент CYS_REC от SoftBerry и сервер CONCORD 26 использовали для предсказания существования дисульфидных мостиков и вторичных структурных компонентов HpPseF соответственно 92 269 .

    Таблица 1 pI — изоэлектрическая точка; GRAVY, средний показатель гидропатичности; кишечная палочка , кишечная палочка .

    Прогноз спирали TM и субклеточная локализация

    Субклеточная локализация HpPseF была предсказана согласованным веб-сервером PSORTb. 27 Мембранная топология и трансмембранная (ТМ) спираль HpPseF были определены сервером TOPCONS. 28

    Модель здания, утонченность и валидация

    модель HPSEF была предсказана со следующими серверами: Intfold, 29 I-Tasser, 30 Swiss-Model, 31 Raptorx, 32 PHYRE2 33 и М4Т. 34 Качество предсказанных моделей определялось с помощью инструментов оценки структуры белка и моделей в рабочем пространстве SWISS-MODEL. 31,35 Наилучшую модель выбирали по шкале QMEAN4 Z , которая представляет собой линейную комбинацию четырех геометрических дескрипторов белка. 36 Уточнение модели выполнено веб-сервером 3Drefine. 37 Окончательная модель была проверена с использованием программ ProQ 38 и Verify3D. 39 Точность и стереохимические характеристики окончательной 3D-модели были проверены серверами RAMPAGE 40 и ERRAT 41 .Анализ сетей PPI проводился по базе данных STRING. 42 Модель HpPseF была получена в базе данных белковых моделей под кодом доступа PM0080987. Структурные рисунки были подготовлены с использованием PYMOL (http://www.pymol.org/).

    Стыковка лиганда

    Модель HpPseF использовалась для детального структурного анализа и предсказания сайта связывания лиганда с использованием веб-серверов 3DLigandSite 43 и I-TASSER 30 . CTP моделировали в лиганд-связывающем кармане.Программа LigPlot+ использовалась для изображения лиганд-связывающих остатков HpPseF. 44

    Результаты и обсуждение

    Физико-химическая и функциональная характеристика

    Анализ физико-химических характеристик HpPseF показал, что белок является нейтральным (расчетная изоэлектрическая точка [pI] = 7,0) с молекулярной массой 26115 Да (табл. 1). . Анализ аминокислотного состава HpPseF показал, что преобладающей аминокислотой является лейцин (12,2%).Индекс нестабильности белка >40, что предполагает, что белок менее стабилен в растворе. Ожидается, что белок будет цитоплазматическим и не содержит спирали ТМ. Вычисленный отрицательный индекс GRAVY (-0,24) свидетельствует о том, что HpPseF является гидрофобным и, скорее всего, нерастворимым в воде. Следовательно, экспрессия белка для рентгеноструктурных исследований будет затруднена. Никакого паттерна дисульфидных связей между цистеиновыми (Cys) остатками не было предсказано в HpPseF. Оценка элемента вторичной структуры показала, что HpPseF представляет собой α/β-белок и состоит в основном из α-спиралей (45%), за которыми следуют случайный клубок (20%), удлиненные β-тяжи (27%) и β-виток ( 8%).

    Построение и уточнение модели

    Модели HpPseF были предсказаны с использованием различных веб-серверов (таблица 2). Лучшая модель была выбрана на основе глобальной оценки QMEAN4 Z . Глобальная оценка QMEAN4 Z представляет собой оценку абсолютного качества модели и рассчитывается на основе сравнения структур смоделированной структуры и рентгеновских структур высокого разрешения, полученных из базы данных белков. Структура с баллом QMEAN4 Z , эквивалентным 1, аналогична кристаллической структуре, полученной с помощью рентгеновской дифракции.Подробный анализ предсказанных моделей представлен в Таблице 2. RaptorX сгенерировал модель с QMEAN4 Z -баллом -3,10 (Таблица 2). 29 Модель RaptorX 1 была доработана и оптимизирована с помощью веб-инструмента 3Drefine. 37 Оценка QMEAN4 Z уточненной модели HpPseF составила -2,65 (рис. 1).

    Таблица 2

    Примечания: ( A ) Анализ качества QMEAN трехмерной модели HpPseF (обозначен красной звездочкой) сравнивается с рентгеноструктурными данными структур белков аналогичного размера. ( B ) Оценка QMEAN4 Z окончательной модели HpPseF.

    Сокращения: 3D, трехмерный; PseF, белок F биосинтеза псевдоаминовой кислоты; Х.pylori , Helicobacter pylori ; HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F; PDB, Банк данных о белках.

    Проверка модели

    Стереохимические свойства модели HpPseF были проанализированы с использованием двух веб-серверов, ProQ 38 и Verify3D. 39 Модель HpPseF показала оценку ProQ-LG 4,48, что свидетельствует об очень хорошем качестве усовершенствованной модели. Анализ с помощью Verify3D показал, что >79% остатков в модели имеют оценку ≥0.2 в трехмерном/одномерном (1D) профиле, что указывает на то, что остатки находятся в благоприятной области (рис. 2).

    Рис. 2 Трехмерные оценки модели HpPseF, рассчитанные сервером Verify3D.

    Сокращения: 3D, трехмерный; HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F; 1D, одномерный.

    Модель HpPseF была дополнительно оценена на предмет общего качества, углов кручения основной цепи и энергий взаимодействия боковых цепей.Общее качество модели оценивалось веб-сервером ProSA. 45 Предполагаемый Z -балл -6,83 находится в диапазоне структур белков аналогичного размера, определенных X лучевой кристаллографией. Распределение углов кручения позвоночника проверяли с помощью RAMPAGE (рис. 3). 40 В общей сложности 95 % остатков (n = 215) находились в предпочтительной области, а остальные 5 % остатков (n = 12) находились в разрешенной области. Ошибки в несвязанных взаимодействиях были рассчитаны сервером ERRAT, 41 и получили 94 балла.11 означает, что 94% остатков в модели были ниже предела отбраковки (экспериментальные структуры имели оценки ~90%; рис. 4). В целом это говорит о том, что окончательная модель HpPseF имеет хорошее качество и может быть использована для дальнейших исследований.

    Рисунок 3 График Рамачандрана для смоделированного PseF из H. pylori .

    Примечание: Двугранные углы ϕ и ψ измерялись в градусах.

    Сокращения: PseF, белок F биосинтеза псевдоаминовой кислоты; Х.pylori , Helicobacter pylori .

    Аббревиатура: Аббревиатура: HPPSEF, Helicobacter Pylori Pseudaminic кислот биосинтез белок белок F.

    Общая структура HPSEF и сравнение с другими гомологами

    HPPSEF имеет домен α / β-гидролазы с ~ 35-35- остаток вставлен в домен β-HP.Основной домен представляет собой трехслойную сэндвич-архитектуру αβα, состоящую из семи β-цепей с топологическим порядком (↑β3-↑β2-↑β1-↑β4-↓β8-↑β5-↑β9; рис. 5). Центральный β-лист окружен четырьмя α-спиралями (α1, α2, α5 и α9) с одной стороны и тремя α-спиралями (α3, α4 и α8) с другой стороны. Петля между цепью β1 и спиралью α1 известна как P-петля (рис. 5), которая взаимодействует с пирофосфатным плечом кофактора CTP в других структурных гомологах. 20,46 HP-домен выступает из центрального β-листа и содержит две антипараллельные β-тяжи (β6 и β7) и две α-спирали (α6 и α7).В других структурно охарактеризованных ферментах ЦНС домен HP играет важную роль в образовании гомодимера. 20,46

    Рисунок 5 Общая структурная складка HpPseF.

    Примечания: ( A ) Стереодиаграмма структуры HpPseF. β-тяжи и α-спирали окрашены в зеленый и красный цвет соответственно. П-петля окрашена в голубой цвет. Рисунок был подготовлен с использованием PyMOL. ( B ) Профиль вторичной структуры PseF из H.пилори .

    Сокращения: HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F; PseF, белок F биосинтеза псевдоаминовой кислоты; H. pylori , Helicobacter pylori ; ХП, шпилька.

    Сравнение PseF с опубликованными структурами, депонированными в базе данных белков, которые были описаны в литературе, с использованием сервера Dali, 47 , показало, что млекопитающие ( Mus musculus ) CMP-5-N- синтетаза ацетилнейраминовой кислоты (MmCNS; среднеквадратичное отклонение [RMSD] = 1.3, последовательность = 23%, Z — оценка = 32,5, код PDB: 1QWJ 46 ) показало наибольшее сходство, за которым следует NmCNS (RMSD = 2,2, последовательность = 22%, Z — оценка = 28,1, код PDB). : 1EYR, 20 (рис. 6 и 7). Детальный анализ наложений показал, что структурное сходство распространяется на всю складку и включает все вторичные структурные элементы и домен HP.

    Рисунок 6 Сравнение HpPseF с другими гидролизующими гомологичными ферментами.

    Примечания: ( A ) HpPseF. ( B ) НмЦНС. ( C ) МмЦНС. α-спирали, петли и β-тяжи окрашены в красный, серый и зеленый цвет соответственно.

    Сокращения: HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F; NmCNS, Neisseria meningitidis CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты; MmCNS, Mus musculus CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты; CMP, цитидин-5′-монофосфат.

    Предсказание кармана связывания лиганда и стыковки лиганда

    Сервер CASTp 48 предсказал предполагаемый сайт связывания лиганда в ядре домена гидролазы. Расчетные площадь поверхности и объем кармана составляют ~438,2 Å 2 и ~1711,6 Å 3 соответственно. Предсказание лиганд-связывающих остатков в HpPseF было выполнено с использованием серверов 3DLigandSite 43 и I-TASSER. 30 Лиганд CTP был смоделирован в предполагаемом кармане.На рис. 8 показаны остатки, которые взаимодействуют со структурой, моделируемой CTP. Пирофосфатная часть взаимодействует с остатками Р-петли между β1 и α1, а сахарная часть размещается остатком из области β3–α3. CTP образует водородные связи и ван-дер-ваальсовые взаимодействия с шестью (Lys14, Lys19, Arg70, Ala75, Asp76 и Tyr104) и пятью остатками (Leu8, Arg10, Ser13, Asn20 и Asp209) соответственно. Прогнозирование сайта связывания металла показало, что Tyr104, Asp207 и Asp209, вероятно, будут взаимодействовать с кофактором металла.Выравнивание последовательностей HpPseF с другими гомологами показывает, что остатки, участвующие в связывании CTP, сохраняются среди других гомологичных ферментов (рис. 7).

    Рисунок 7 Выравнивание последовательностей HpPseF, NmCNS и MmCNS.

    Примечания: Элементы вторичной структуры и нумерация последовательностей для HpPseF показаны над выравниванием. Сохранившиеся остатки выделены красным цветом. Связующий металл и каталитический остаток представлены голубыми звездочками.Желтые звездочки представляют собой остатки, которые взаимодействуют с пирофосфатным плечом кофактора CTP. Остатки, которые образуют гидрофобный карман для определения специфичности субстрата и способствуют правильному расположению субстрата NeuAc в NmCNS, представлены черными и зелеными звездочками.

    Сокращения: HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F; NmCNS, Neisseria meningitidis CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты; MmCNS, Mus musculus CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты; CMP, цитидин-5′-монофосфат; CTP, цитидин-5′-трифосфат; NeuAc, N -ацетилнейраминовая кислота.

    Рисунок 8

    Примечание: Остатки, образующие ван-дер-ваальсовые контакты с CTP, обозначены красными дугами со спицами, расходящимися в сторону фрагментов лиганда, с которыми они контактируют.

    Сокращения: PseF, белок F биосинтеза псевдоаминовой кислоты; H. pylori , Helicobacter pylori ; CTP, цитидин 5′-трифосфат.

    Анализ сайта связывания акцепторного субстрата и механизма катализа CMP-NeuAc. 46 Оба белка ЦНС образуют гомодимер, где HP-домен одного мономера взаимодействует с каталитическим доменом противоположного мономера и способствует образованию активного центра.Детальный структурный анализ активного центра NmCNS показал, что фермент имеет гидрофобный карман, образованный остатками (Tyr179, Phe192 и Phe193), который способствует связыванию метильной группы N -ацетильной части акцепторного субстрата Neu5Ac и, таким образом, определяет субстрат. специфика. 24 Замена этих остатков аланином привела к наибольшей потере ферментативной активности и, таким образом, подтвердила их решающую роль в распознавании субстрата. 24 Модель HpPseF также использует гидрофобный карман, состоящий из Y177, I190 и F191, который, вероятно, будет играть решающую роль в определении субстратной специфичности (рис. 7 и 9).

    Рисунок 9 Карман HpPseF для связывания субстрата.

    Примечания: CMP-Pse, смоделированный в активном центре PseF, окрашен по типу атома с углеродом, установленным как пурпурный. Предсказанные остатки, которые, вероятно, определят специфичность субстрата, представлены красными палочками.

    Сокращения: HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F; CMP, цитидин-5′-монофосфат; Pse, псевдоаминовая кислота; PseF, белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F.

    Ферменты ЦНС требуют двух ионов металлов (предпочтительно, марганца Mg 2+ ) для катализа реакции конденсации. 24 В NmCNS и MmCNS два остатка Asp (D211 и D209) участвуют в связывании каталитического иона Mg 2+ , 20 , тогда как другой остаток Gln (Q104 в NmCNS и Q141 в MmCNS), как полагают, играет решающую роль в связывании второго иона металла на промежуточной стадии реакции. Изучение мутагенеза подтвердило их роль в катализе. 24 Структурный анализ и анализ выравнивания последовательностей показали, что HpPseF содержит два остатка Asp (D207 и D209) и один остаток Tyr (Y104) в соответствующих положениях (рис. 7, 10 и 11). Рис. 10 ).

    Примечания: Кофактор CDP изображен в виде палочек, тогда как продукт реакции CMP-NeuAc показан в виде шариков и палочек.Предсказанные важные остатки для распознавания субстрата и катализа в модели HpPseF показаны красными палочками. Соответствующие остатки NmCNS и MmCNS показаны в виде голубых и зеленых палочек соответственно.

    Сокращения: PseF, белок F биосинтеза псевдоаминовой кислоты; H. pylori , Helicobacter pylori ; ЦНС, CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты; N. менингит , Neisseria meningitidis ; М.musculus , Musculus ; CMP, цитидин-5′-монофосфат; NeuAc, N -ацетилнейраминовая кислота; HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F; NmCNS, Neisseria meningitidis CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты; MmCNS, Mus musculus CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты. Рис. 11

    Примечания: ( A ) HpPseF (моделирование CTP). ( B ) NmCNS в комплексе с CDP и ( C ) M. musculus CNS в комплексе с CMP-Neu5Ac. CTP, CDP и CMP-Neu5Ac в активных центрах окрашены по типу атома с углеродом, установленным как пурпурный.

    Сокращения: HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоаминовой кислоты F; CTP, цитидин-5′-трифосфат; NmCNS, Neisseria meningitidis CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты; М.musculus , Musculus ; CNS, CMP-5- N -синтетаза ацетилнейраминовой кислоты, CMP-Neu5Ac, CMP 5- N -ацетилнейраминовая кислота; CMP, цитидин-5′-монофосфат.

    Ферменты ЦНС следуют упорядоченному би-би-последовательному кинетическому механизму, при котором за связыванием CTP с ферментом следует сиаловая кислота с образованием CMP-NeuAc. 24,46 Считается, что роль обоих ионов Mg 2+ заключается в правильной ориентации субстратов и активации α-фосфатного фрагмента CTP.Гидроксильная группа сахара NeuAc активируется каталитическим ионом Mg 2+ . 24 Структурное сходство между HpPseF и другими хорошо охарактеризованными гомологами (NmCNS и MmCNS) предполагает, что HpPseF, вероятно, следует тому же последовательному каталитическому механизму (уравнение Михаэлиса-Ментен) и катализирует реакцию посредством образования тетраэдрического промежуточного соединения.

    Анализ белковых сетей

    Анализ сетей PPI необходим для лучшего понимания сложных молекулярных механизмов и определения новых терапевтических средств для борьбы с бактериями, устойчивыми к множеству лекарств.На рис. 12 показаны партнерские белки PPI HpPseF, полученные из базы данных STRING. Функциональными партнерами в основном являются белки пути гликозилирования жгутиков (PseB, PseC, PseH, HpPseG, PseI) 19,49 и белок L-кольца базального тела жгутика (FlgH). Кроме того, HpPseF взаимодействует с другими белками, включая белок экспрессии капсулы полисиаловой кислоты (KpsF), 50S рибосомный белок L34 (RpmH) и три гипотетических белка (HP0465; HP0114, HP1570).

    Рисунок 12 Сеть PPI HpPseF, полученная из базы данных STRING.

    Сокращения: ИПП, белок-белковое взаимодействие; HpPseF, Helicobacter pylori белок биосинтеза псевдоминовой кислоты F.

    Заключение

    В настоящем исследовании представлены физико-химические свойства, структурный и функциональный анализ и важные остатки распознавания субстрата и каталитический механизм HpPseF, полученные с использованием широкого спектра биовычислительных инструментов. Выведенная структурная информация послужит фундаментальной основой для разработки биохимических и рентгеновских кристаллографических анализов in vivo для лучшего понимания каталитического механизма и молекулярной биологии Pse и ферментов синтазы сиаловой кислоты.Трехмерная модель HpPseF проложит путь к разработке и производству ингибиторов и миметиков Pse и ферментов пути биосинтеза сиаловой кислоты, нацеленных на подвижность, для борьбы с лекарственно-устойчивыми бактериальными инфекциями в ближайшем будущем.

    Раскрытие информации

    Автор сообщает об отсутствии конфликта интересов в этой работе.

    Ссылки

    1.

    Dunn B, Cohen H, MJ B. Helicobacter pylori. Clin Microbiol Rev .1997;10(4):720–741.

    2.

    Маршалл Б., Уоррен мл. Неидентифицированные изогнутые бациллы в желудке больных гастритом и язвенной болезнью. Ланцет . 1984;323(8390):1311–1315.

    3.

    Вроблевски Л.Е., Пик Р.М., Уилсон К.Т. Helicobacter pylori и рак желудка: факторы, модулирующие риск заболевания. Clin Microbiol Rev . 2010;23(4):713–739.

    4.

    Кустерс Дж.Г., Ван Влит А.Х., Куйперс Э.Дж. Патогенез инфекции Helicobacter pylori . Clin Microbiol Rev . 2006;19(3):449–490.

    5.

    Ernst PB, Gold BD. Спектр заболеваний Helicobacter pylori : иммунопатогенез гастродуоденальной язвы и рака желудка. Annu Rev Microbiol . 2000;54(1):615–640.

    6.

    Тестерман Т.Л., Моррис Дж. За пределами желудка: обновленный взгляд на патогенез, диагностику и лечение Helicobacter pylori . World J Гастроэнтерол . 2014;20(36):12781–12808.

    7.

    Гони Э., Франчески Ф. Helicobacter pylori и внежелудочные заболевания. Хеликобактер . 2016;21(S1):45–48.

    8.

    Капурсо Г., Ланер Э., Марчеджиано А. и др. Вовлечение слизистой оболочки тела и связанные с этим изменения секреции желудочного сока характерны для пациентов с железодефицитной анемией, ассоциированной с инфекцией Helicobacter pylori . Aliment Pharmacol Ther . 2001; 15 (11): 1753–1761.

    9.

    Пелликано Р., Франчески Ф., Саракко Г., Фагуни С., Роккарина Д., Гасбаррини А. Хеликобактер и внежелудочные заболевания. Хеликобактер . 2009;14(s1):58–68.

    10.

    Vafaeimanesh j, Hejazi SF, Даманпак В, Вахедский М., Саттари М., Сейнеймахиди М. Ассоциация Helicobacter Pylori Инфекция с коронарной артерией Болезнь: Helicobacter Pylori фактор? ScientificWorldJournal . 2014;2014:516354.

    11.

    Пироуз Т., Зунуби Л., Кейвани Х., Рахшани Н., Хормазди М.Обнаружение Helicobacter pylori в парафиновых препаратах от больных с хроническими заболеваниями печени методом амплификации. Научные раскопки . 2009;54(7):1456–1459.

    12.

    Schulte A, Pandeya N, Fawcett J, et al. Связь между Helicobacter pylori и риском рака поджелудочной железы: метаанализ. Рак вызывает контроль . 2015;26(7):1027–1035.

    13.

    Ван Л., Гуан Ю., Ли Ю. и др. Связь между хроническими респираторными заболеваниями и Helicobacter pylori : метаанализ. Арка Бронконеумол . 2015;51(6):273–278.

    14.

    Argenziano G, Donnarumma G, Iovene MR, Arnese P, Assunta Baldassarre M, Baroni A. Частота встречаемости антител против Helicobacter pylori и против Helicobacter pylori. Int J Дерматол .2003;42(8):601–604.

    15.

    Zhou X, Zhang C, Wu J, Zhang G. Связь между инфекцией Helicobacter pylori и сахарным диабетом: метаанализ обсервационных исследований. Diabetes Res Clin Pract . 2013;99(2):200–208.

    16.

    МАИР. Заражение Helicobacter pylori. IARC Monogr Eval Carcinog Risks Hum. 1994; 61: 177–240.

    17.

    Graham DY, Fischbach L. Лечение Helicobacter pylori в эпоху растущей устойчивости к антибиотикам. Кишка . 2010;59(8):1143–1153.

    18.

    Schirm M, Soo E, Aubry A, Austin J, Thibault P, Logan S. Структурная, генетическая и функциональная характеристика процесса гликозилирования флагеллина у Helicobacter 2 pyl09. Мол Микробиол . 2003;48(6):1579–1592.

    19.

    Schoenhofen IC, McNally DJ, Brisson JR, Logan SM. Выяснение пути CMP-псевдаминовой кислоты в Helicobacter pylori : синтез из UDP- N -ацетилглюкозамина с помощью одной ферментативной реакции. Гликобиология . 2006;16(9):8C–14C.

    20.

    Мосиманн С.К., Гилберт М., Домбровски Д., То Р., Вакарчук В., Стрынадка Н.С. Структура синтетазы, активирующей сиаловую кислоту, CMP-ацилнейраминасинтетазы в присутствии и в отсутствие CDP. J Биол Хим . 2001;276(11):8190–8196.

    21.

    Браво И.Г., Гарсия-Вальве С., Ромеу А., Реглеро А. Прокариотическое происхождение цитидилилтрансфераз и синтаз α-кетокислот. Trends Microbiol . 2004;12(3):120–128.

    22.

    Sellmeier M, Weinhold B, Münster-Kühnel A. CMP-синтетаза сиаловой кислоты: точка сужения пути сиалирования. SialoGlyco Химия и биология I . Берлин Гейдельберг: Springer; 2013: 139–167.

    23.

    Traving C, Schauer R. Структура, функция и метаболизм сиаловых кислот. Cell Mol Life Sci . 1998;54(12):1330–1349.

    24.

    Horsfall LE, Nelson A, Berry A. Идентификация и характеристика важных остатков в каталитическом механизме CMP-Neu5Ac синтетазы из Neisseria meningiti Neisseria meningiti. ФЕБС J . 2010;277(13):2779–2790.

    25.

    Gasteiger E, Hoogland C, Gattiker A, et al. Инструменты идентификации и анализа белков на сервере ExPASy. В: Уокер Дж. М., редактор. Справочник по протоколам протеомики . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press; 2005: 571–607.

    26.

    Wei Y, Thompson J, Floudas C. CONCORD: метод консенсуса для предсказания вторичной структуры белка через смешанную целочисленную линейную оптимизацию . Proc R Soc A . 2011; 468:831–850.

    27.

    Нэнси Ю.Ю., Вагнер Дж.Р., Лэрд М.Р. и др. PSORTb 3.0: улучшенное предсказание субклеточной локализации белка с уточненными подкатегориями локализации и возможностями предсказания для всех прокариот. Биоинформатика . 2010;26(13):1608–1615.

    28.

    Циригос К.Д., Петерс С., Шу Н., Калл Л., Элофссон А. Веб-сервер TOPCONS для консенсусного прогнозирования топологии мембранных белков и сигнальных пептидов. Рез. нуклеиновых кислот . 2015; 43(W1):W401–W407.

    29.

    McGuffin LJ, Atkins JD, Salehe BR, Shuid AN, Roche DB. IntFOLD: интегрированный сервер для моделирования белковых структур и функций из аминокислотных последовательностей. Рез. нуклеиновых кислот . 2015;43(Н1):В169–В173.

    30.

    Рой А., Кучукурал А., Чжан Ю. I-TASSER: унифицированная платформа для автоматизированного предсказания структуры и функции белков. Национальный протокол . 2010;5(4):725–738.

    31.

    Biasini M, Bienert S, Waterhouse A, et al. SWISS-MODEL: моделирование третичной и четвертичной структуры белка с использованием эволюционной информации. Рез. нуклеиновых кислот . 2014;42(проблема с веб-сервером):gku340.

    32.

    Келлберг М., Маргарян Г., Ван С., Ма Дж., Сюй Дж. Сервер RaptorX: ресурс для моделирования структуры белка на основе шаблонов. Методы Мол Биол . 2014;1137(17–27):17–27.

    33.

    Келли Л.А., Мезулис С., Йейтс К.М., Васс М.Н., Штернберг М.Дж. Веб-портал Phyre2 для моделирования, прогнозирования и анализа белков. Национальный протокол . 2015;10(6):845–858.

    34.

    Fernandez-Fuentes N, Madrid-Aliste CJ, Rai BK, Fajardo JE, Fiser A. M4T: сервер моделирования сравнительной структуры белков. Рез. нуклеиновых кислот . 2007; 35 (Приложение 2): W363–W368.

    35.

    Арнольд К., Бордоли Л., Копп Дж., Шведе Т. Рабочее пространство SWISS-MODEL: веб-среда для моделирования гомологии структуры белка. Биоинформатика . 2006;22(2):195–201.

    36.

    Benkert P, Künzli M, Schwede T. Сервер QMEAN для оценки качества белковых моделей. Рез. нуклеиновых кислот .2009; 37:W510–W514.

    37.

    Бхаттачарья Д., Ченг Дж. 3Drefine: последовательное уточнение структуры белка путем оптимизации сети водородных связей и минимизации энергии на атомном уровне. Белки . 2013;81(1):119–131.

    38.

    Wallner B, Elofsson A. Можно ли идентифицировать правильные белковые модели? Белковая наука . 2003;12(5):1073–1086.

    39.

    Айзенберг Д., Люти Р., Боуи Ю. Verify3D: оценка моделей белков с трехмерными профилями. Методы Enzymol . 1997; 277: 396–404.

    40.

    Ловелл С., Дэвис И., Арендалл В. и др. Проверка структуры с помощью геометрии Cα: отклонение φ/ψ и Cβ. Белки . 2002; 50: 437–450.

    41.

    Коловос С., Йейтс Т.ERRAT: эмпирический атомный метод проверки структуры белков. Белковая наука . 1993; 2: 1511–1519.

    42.

    Szklarczyk D, Franceschini A, Wyder S, et al. STRING v10: сети межбелковых взаимодействий, интегрированные в древо жизни. Рез. нуклеиновых кислот . 2015;43(D1):D447–D452.

    43.

    Wass MN, Kelley LA, Sternberg MJ. 3DLigandSite: предсказание сайтов связывания лиганда с использованием аналогичных структур. Рез. нуклеиновых кислот . 2010;38(проблема с веб-сервером):W469–W473.

    44.

    Ласковски Р.А., Суинделлс М.Б. LigPlot+: несколько диаграмм взаимодействия лиганд-белок для открытия новых лекарств. J Chem Inf Модель . 2011;51(10):2778–2786.

    45.

    Видерштейн М., Сиппл М.Дж. ProSA-web: интерактивный веб-сервис для распознавания ошибок в трехмерных структурах белков. Рез. нуклеиновых кислот . 2007; 35 (Приложение 2): W407–W410.

    46.

    Krapp S, Münster-Kühnel AK, Kaiser JT, et al. Кристаллическая структура мышиной синтетазы CMP-5-N-ацетилнейраминовой кислоты. Дж Мол Биол . 2003;334(4):625–637.

    47.

    Хольм Л., Розенстрем П. Сервер Дали: консервационное картографирование в 3D. Рез. нуклеиновых кислот . 2010;38(проблема с веб-сервером):W545–W549.

    48.

    Dundas J, Ouyang Z, Tseng J, Binkowski A, Turpaz Y, Liang J. CASTp: компьютерный атлас топографии поверхности белков со структурным и топографическим отображением функционально аннотированных остатков. Рез. нуклеиновых кислот . 2006; 34 (Приложение 2): W116–W118.

    49.

    Лю Ф., Таннер М.Е. PseG биосинтеза псевдоаминовой кислоты UDP-сахаргидролазой как замаскированной гликозилтрансферазой. J Биол Хим . 2006;281(30):20902–20909.

    Микроорганизмы | Бесплатный полнотекстовый | Обзор тактики выживания Helicobacter pylori в агрессивной среде человеческого желудка

    Открытие Helicobacter pylori как возбудителя гастрита и рака желудка направило терапевтическую стратегию в сторону противомикробных схем. Однако попытки добиться полной элиминации бактерий с помощью разработанной тройной терапии на основе ингибиторов протонной помпы оказались сложными, отчасти из-за растущей устойчивости к антибиотикам [12].Кроме того, растущие знания о различных факторах вирулентности H. pylori во время его патогенеза не изменили значительно лечение заболевания по сравнению с режимом антибиотиков, применявшимся десятилетиями. На сегодняшний день рак желудка по-прежнему занимает пятое место среди самых распространенных и четвертое среди самых смертоносных видов рака в мире [81], при этом наибольшее число случаев приходится на Китай, Японию и Корею [82,83,84]. Следовательно, дальнейшее понимание тактики выживания и патогенеза H. pylori имеет решающее значение для рациональной разработки лучшего метода лечения.Были изучены различные альтернативы, нацеленные на вирулентность H. pylori и взаимодействие с клетками-хозяевами, хотя и с небольшим внедрением в клинические условия. Среди этих мишеней широко использовались препараты против продукции уреазы H. pylori, поскольку они в значительной степени способствовали выживанию бактерий и активации иммунной системы [85]. Кроме того, T4SS уже давно предлагается в качестве мишени для лечения, поскольку ингибиторы могут блокировать введение белков вирулентности, таких как CagA, в клетки-хозяева [86].В недавнем отчете была построена сеть взаимодействия белков в масштабе генома in silico, позволяющая идентифицировать терапевтические мишени [87]. Нацеленность на взаимодействие H. pylori с хозяином также значительно улучшилась, особенно в облегчении хронического воспаления. Было установлено, что H. pylori индуцирует экспрессию воспалительного белка подопланина через LPS, чтобы вызвать сильную провоспалительную секрецию IL-1β из макрофагов [88]. Подопланин был предложен в качестве мишени для лечения хронического воспалительного ревматоидного артрита [89].Следовательно, не так уж неправдоподобно исследовать эту возможность при лечении хронической инфекции H. pylori. Другие молекулы-хозяева, которые были идентифицированы, включают гепараназу, фермент, который использовался для облегчения рекрутирования иммунных клеток и воспаления во время инфекции [90]. Было предложено ингибировать фактор роста, полученный из гепатомы, для уменьшения степени воспаления и рекрутирования иммунных клеток [91]. Помимо этого, также предполагалось нарушение путей, активируемых H. pylori во время инициации рака желудка.Эти пути включают COX-2/Wnt/бета-катенин/VEGF, TLR2/TLR9/COX-2, COX2-PGE2 и NF-kB/COX-2, а также EPHA2, MMPs и miR-543/SIRT1. axis [92]. В настоящее время ведутся активные поиски эффективной вакцины с надеждой снизить тяжесть и распространенность инфекции H. pylori, особенно в развивающихся странах. Большинство существующих вакцин-кандидатов состоят из очищенных или рекомбинантных компонентов антигенов H. pylori с адъювантом [93]. Например, субъединицы уреазы (UreA и UreB) привлекли значительное внимание в качестве потенциальных профилактических и терапевтических вакцин.Однако только один кандидат прошел клиническое испытание фазы III и продемонстрировал защиту от естественного заражения детей в проспективном исследовании [94]. Помимо этого, большинство вакцин, нацеленных на другие факторы вирулентности, находятся либо на доклинических испытаниях, либо на этапе I клинических испытаний. Среди мишеней — множественные молекулы адгезии (SabA, BabA, субъединица А адгезии H. pylori (HpaA)) и другие бактериальные факторы (CagA, VacA, активирующий нейтрофилы белок (NAP), FlaA) [95].

    Результаты нового определения липополисахаридных О-антигенных и кор-олигосахаридных доменов Helicobacter pylori

    микроотзывов:

    Микробная клетка, том.4, № 5, с. 175 — 178; doi: 10.15698/mic2017.05.574

    Hong Li 1,2 , Tiandi Yang 3 , Tingting Liao 2 , Александра У. Дебевски 2,4 , Hans-Olof Nilsson 2 , Стюарт М. Хаслам 3 , Anne Dell 3 , Кейт А. Стаббс 4 , Барри Дж. Маршалл 2 и Мохаммед Бенгезал 2,5

    скачать pdf

    H. pylori представляет собой грамотрицательную внеклеточную бактерию, впервые обнаруженную австралийскими врачами Барри Маршаллом и Робином Уорреном в 1982 году, которая колонизирует слизистую оболочку желудка человека.Это ведущая причина язвенной болезни, которая обычно поражает людей во всем мире, а в некоторых странах ее распространенность достигает 90%. Инфекция H. pylori обычно приводит к бессимптомному хроническому гастриту, однако в 10-15% случаев развиваются язвы двенадцатиперстной кишки или желудка и в 1-3% развивается рак желудка. Инфекция обычно приобретается в детстве и сохраняется на всю жизнь при отсутствии лечения антибиотиками. H. pylori имеет длительный период совместной эволюции с людьми, начиная с миграции людей из Африки.Эти длительные отношения, вероятно, сформировали общие взаимодействия между хозяином и патогеном и репертуар стратегий вирулентности, которые H. pylori используют для установления надежной колонизации, ухода от иммунных ответов и сохранения в желудочной нише. В этом отношении липополисахарид (LPS) H. pylori является ключевым поверхностным детерминантом в установлении колонизации и персистенции посредством мимикрии хозяина и устойчивости к катионным противомикробным пептидам. Таким образом, выяснение H.pylori ЛПС и соответствующий путь биосинтеза представляют собой важный шаг на пути к лучшему пониманию патогенеза H. pylori и разработке новых терапевтических вмешательств.

    В более ранних исследованиях структуры ЛПС H. pylori предполагалось, что ядро-олигосахаридный домен охватывает внутреннее ядро ​​и внешнее ядро, и предполагалось, что сайт прикрепления О-антигена состоит только из антигенов Льюиса, как показано на рисунке 1А.Наши структурные анализы ЛПС как из штамма дикого типа, так и изогенного мутанта О-антигенлигазы показали, что основной олигосахарид представляет собой короткий гексасахарид, состоящий из Glc-Gal-DD-Hep-LD-Hep-LD-Hep-KDO, что указывает на то, что трисахарид (GlcNAc-Fuc-DD-Hep), называемый Trio, структура глюкана и гептана, ранее назначенная в качестве внешнего ядра, должна быть переопределена как часть O-антигена (рис. 1B). В соответствии с нашим новым определением О-антигенного домена ЛПС H. pylori , остаток GlcNAc Trio переносится WecA, который инициирует биосинтез длинного домена H.pylori LPS O-антиген (рис. 1B). Линейная архитектура гептан-глюкан-трио наблюдалась у разных штаммов. Это поднимает интересный вопрос о роли этой общей особенности ЛПС H. pylori в патогенезе. Кроме того, консервация фрагмента Trio вновь определенного О-антигена контрастирует с изменчивостью дистальных доменов О-антигена, присутствующих в разных штаммах. С одной стороны, изменчивость О-антигена за пределами консервативного трио может позволить H.pylori для адаптации к конкретным хозяевам-человекам — например, из разных географических регионов — посредством мимикрии хозяина и присутствия антигенов Льюиса, возможно, других детерминант, как сообщалось в датских штаммах. С другой стороны, консервативное ядро ​​и трио могут отражать эволюционную адаптацию к общим чертам млекопитающих, таким как врожденная иммунная система, что обеспечивает выживание и персистенцию H. pylori в слизистой оболочке желудка.

    Рисунок 1: Ранее предложенные и переопределенные структуры H.pylori ЛПС из штамма 26695. A) Ранее в штамме H. pylori 26695 было предложено, чтобы О-антигенный домен ЛПС содержал только антиген Льюиса, ядро-олигосахаридный домен ЛПС был разделен на внутреннее ядро ​​и внешнее ядро. Внутреннее ядро ​​представляет собой гексасахарид, состоящий из Glc-Gal-DD-Hep-LD-Hep-LD-Hep-KDO, внешнее ядро ​​состоит из трио, гептана и глюкана. B) На основании нашего недавнего исследования структура ЛПС в штамме H. pylori 26695 определена по-новому: О-антиген включает в себя больше, чем антиген Льюиса, но также и ранее определенную структуру внешнего ядра (трио, глюкан и гептан), тогда как ядро-олигосахарид содержит только короткий гексасахарид, который ранее считался внутренним ядром.Рисунок воспроизведен из Li et al . 2017 г. (doi: 10.1371/journal.ppat.1006280) под лицензией Creative Commons CC BY 4.0.

    Не все гликозилтрансферазы пути биосинтеза ЛПС H. pylori были идентифицированы. Потенциальная причина этого заключается в том, что генов ЛПС H. pylori разбросаны по всему геному H. pylori , а не организованы в оперон, как это обычно бывает у других грамотрицательных бактерий.До нашего исследования гликозилтрансферазы, ответственные за перенос остатков Hep III, GlcNAc и Fuc Trio и гептана, были неизвестны. Используя целенаправленный подход, наша группа идентифицировала консервативную предполагаемую гептозилтрансферазу HP1284, необходимую для переноса остатка Hep III в ядро-олигосахарид. Принимая во внимание ранее охарактеризованные гены биосинтеза ЛПС, известные гликозилтрансферазы были отнесены к полной структуре H. pylori , включая HP1284 (рис. 2).В настоящее время в нашей лаборатории начата систематическая генетическая кампания по удалению всех гликозилтрансфераз H. pylori для обнаружения отсутствующих генов пути биосинтеза ЛПС H. pylori (рис. 2).

    Рис. 2: Ингибитор, нацеленный на путь биосинтеза ЛПС H. pylori . Структура ЛПС вплоть до трио сохраняется среди штаммов H. pylori и необходима для колонизации.Таким образом, соответствующие ферменты биосинтеза ЛПС, участвующие в сборке консервативных доменов ЛПС, таких как HP1284, представляют собой привлекательные вирулентные мишени для разработки новых терапевтических средств для борьбы с персистирующей инфекцией H. pylori . Рисунок воспроизведен из Li et al . 2017 г. (doi: 10.1371/journal.ppat.1006280) под лицензией Creative Commons CC BY 4.0.

    Наше исследование также продемонстрировало, что мутанты с дефицитом O-антигенлигазы WaaL или HP1284 были менее устойчивы к полимиксину B и неспособны колонизировать слизистую оболочку желудка мыши.Сопоставление данных о мутагенезе ЛПС и колонизации предыдущих исследований с нашей переопределенной структурой ЛПС H. pylori показало, что консервативное трио и короткая сердцевина ЛПС H. pylori необходимы для колонизации, что позволяет предположить, что ферменты, участвующие в сборке консервативных структура ядра, такая как HP1284 и WaaL, может быть привлекательной мишенью вирулентности для разработки новых терапевтических средств для борьбы с персистирующей инфекцией H. pylori (рис. 2).

    Ингибиторы бактериальных факторов вирулентности, которые мешают механизмам бактериального патогенеза, были предложены в качестве альтернативы антибиотикам и могут решить растущую проблему устойчивости к антибиотикам.ЛПС способствует структурной целостности наружной мембраны бактерий и действует как щит против внешних химических и иммунологических атак, включая антибиотики и катионные антимикробные пептиды врожденной иммунной системы. В штамме E. coli микромолярные ингибиторы гликозилтрансферазы WaaC (отвечающие за перенос первой единицы Hep в ядро ​​липида A LPS) и ингибиторы ферментов HldA и HldE (участвующие в пути биосинтеза Hep) были идентифицированы с помощью виртуальный скрининг и успешное тестирование in vitro , что позволяет предположить, что ингибиторы, нацеленные на путь биосинтеза ЛПС, обладают терапевтическим потенциалом.В случае H. pylori LPS О-антиген имитирует антигены группы крови Льюиса хозяина и связывается с рецептором DC-SIGN дендритных клеток, индуцируя толерантность, а не иммунитет. Следовательно, ингибирование биосинтеза ЛПС в H. pylori может иметь двойной механизм действия, снижая как устойчивость к катионным пептидам, так и иммунную толерантность, способствуя клиренсу бактерий хозяином.

    Стандартная терапия первой линии для эрадикации H.pylori , после обнаружения H. pylori у пациентов с симптомами, представляет собой недельную тройную терапию, состоящую из антибиотиков амоксициллина и кларитромицина с ингибитором протонной помпы, таким как омепразол. Основными проблемами, вызывающими обеспокоенность во всем мире, являются неудовлетворительные показатели эрадикации, составляющие менее 80%, и появление устойчивых к антибиотикам клинических штаммов, которые не реагируют на эти современные методы лечения, что, в свою очередь, приведет к еще более низким показателям эрадикации. Таким образом, ингибиторы антивирулентности, нацеленные на H.pylori ЛПС потенциально могут использоваться в качестве адъювантов антибиотиков синергическим образом для повышения эффективности тройной антибиотикотерапии.

    Таким образом, выяснение полной структуры ЛПС H. pylori привело к переопределению его ядра и доменов О-антигена. Эти новые знания будут стимулировать будущие исследования для точного изучения роли каждого домена в патогенезе этого желудочного патогена человека. Кроме того, открытие остальных гликозилтрансфераз H.pylori LPS путь позволит провести сравнительные биоинформационные исследования по всему геному, чтобы лучше понять, как H. pylori может реконструировать основной компонент внешней мембраны, чтобы адаптироваться и сохраняться в желудочной нише. Ввиду того, что для эрадикации инфекции H. pylori требуется тройная антибиотикотерапия, ингибирование биосинтеза ЛПС может усиливать действие используемых в настоящее время антибиотиков за счет пермеабилизации внешней мембраны, замедления появления резистентности, вмешательства в мимикрию хозяина и достижения столь необходимых более высоких показателей эрадикации.

    БЛАГОДАРНОСТЬ

    Эта работа была поддержана грантом Совета по исследованию биотехнологий и биологических наук (BB/K016164/1, Core Support for Collaborative Research to AD and SMH), а также премией Wellcome Trust Senior Investigator Award AD

    Эта работа была поддержана стипендией по исследованиям в области ранней карьеры от Национального совета по здравоохранению и медицинским исследованиям (NHMRC) (APP1073250), грантом на поддержку стипендий ECR от Университета Западной Австралии и грантом Ады Бартоломью на медицинские исследования для А.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.