Везикула наружной мембраны
 | Эту статью необходимо обновить . ( июнь 2024 г. ) |
 | Эта подпись не является краткой . ( июль 2017 г. ) |
Везикулы наружной мембраны ( OMV ) — это везикулы, выделяющиеся из наружных мембран грамотрицательных бактерий . Хотя грамположительные бактерии также выделяют везикулы, эти везикулы подпадают под более широкую категорию бактериальных мембранных везикул (МВ). OMV были первыми обнаруженными MV и отличаются от везикул внешней внутренней мембраны (OIMV), которые представляют собой везикулы грамотрицательных бактерий, содержащие части как внешней, так и внутренней бактериальной мембраны. [1] Везикулы наружной мембраны были впервые обнаружены и охарактеризованы с помощью просвечивающей электронной микроскопии. [2] индийского ученого профессора Смрити Нараяна Чаттерджи и Дж. Даса в 1966-67 гг. [3] [4] OMV приписывают функциональность, обеспечивающую возможность общения между собой, с другими микроорганизмами в окружающей среде и с хозяином. Эти везикулы участвуют в транспортировке сигнальных биохимических веществ бактериальных клеток , которые могут включать ДНК , РНК , белки , эндотоксины и родственные вирулентности молекулы . Это общение происходит в микробных культурах в океанах, [5] внутри животных, растений и даже внутри человеческого тела. [6]
Грамотрицательные бактерии используют свою периплазму для секреции OMV и доставки бактериальных биохимических веществ к клеткам в окружающей среде. OMV также могут переносить эндотоксические липополисахариды , которые могут способствовать болезненным процессам у хозяина. [7] [8] Этот механизм дает множество преимуществ, таких как доставка бактериального секреторного груза на большие расстояния с минимальной гидролитической деградацией и внеклеточным разбавлением, а также дополненная другими вспомогательными молекулами (например, факторами вирулентности) для выполнения конкретной работы и при этом сохраняя безопасность. -расстояние от защитного арсенала целевых клеток. Биохимические сигналы, передаваемые OMV, могут сильно различаться в ситуациях «войны и мира». В «самодовольных» бактериальных колониях OMV могут использоваться для переноса ДНК к «родственным» микробам для генетических трансформаций, а также для перемещения клеточных сигнальных молекул для определения кворума и формирования биопленок . Во время «вызова» со стороны других типов клеток OMV могут оказаться предпочтительными для переноса ферментов деградации и подрывной деятельности. Аналогичным образом, OMV могут содержать больше инвазионных белков на границе раздела хозяин-патоген (рис. 1). Ожидается, что факторы окружающей среды вокруг секреторных микробов ответственны за побуждение этих бактерий синтезировать и секретировать специфически обогащенные OMV, физиологически соответствующие непосредственной задаче. Таким образом, бактериальные OMV, будучи сильными иммуномодуляторы , [9] ими можно манипулировать из-за их иммуногенного содержания и использовать в качестве мощных, патогенов свободных от вакцин. [10] для иммунизации людей и животных против угрожающих инфекций . VA-MENGOC-BC и Bexsero против менингита в настоящее время являются единственными вакцинами OMV, одобренными в США, хотя вакцина OMV от гонореи требует одобрения. [11] [12]
Биогенез и движение
[ редактировать ]Грамотрицательные бактерии имеют двойной набор липидных бислоев . Внутренний бислой, внутренняя клеточная мембрана , окружает цитоплазму или цитозоль . Эту внутреннюю клеточную мембрану окружает второй бислой, называемый бактериальной внешней мембраной . Компартмент или пространство между этими двумя мембранами называется периплазмой или периплазматическим пространством . Кроме того, имеется прочная клеточная стенка , состоящая из слоя пептидогликана , окружающая клеточную мембрану и занимающая периплазматическое пространство. Слой пептидогликана обеспечивает некоторую жесткость для поддержания формы бактериальной клетки, а также защищает микроб от неблагоприятных условий окружающей среды.
Первый шаг в биогенезе грамотрицательных бактериальных OMV. [13] Это выпячивание внешней мембраны над слоем пептидогликана. Считается, что накопление фосфолипидов снаружи внешней мембраны является основой этого выпячивания внешней мембраны. [14] Это накопление фосфолипидов может регулироваться транспортной системой VacJ/Yrb ABC, которая переносит фосфолипиды с внешней стороны ОВ на внутреннюю сторону. [14] Кроме того, условия окружающей среды, такие как истощение содержания серы, могут вызвать состояние перепроизводства фосфолипидов, которое вызывает повышенное высвобождение OMV. [15]
Фактическое высвобождение пузырька из внешней мембраны остается неясным. Вполне вероятно, что везикулярные структуры могут высвобождаться спонтанно. С другой стороны, было высказано предположение, что несколько белков «скрепляют» внешнюю и клеточную мембраны вместе, так что периплазматическая выпуклость выступает как «раздутый» карман раздутой периплазмы из поверхности внешней мембраны. Латеральная диффузия «заклепочных комплексов» может помочь в отщемлении больших выпуклостей периплазмы в виде OMV. [16]
Дисперсия бактериальных мембранных везикул вдоль поверхности клеток измерялась у живых Escherichia coli , комменсальных бактерий, распространенных в кишечнике человека. Лечение антибиотиками изменяло динамику везикул, сродство везикул к мембранам и поверхностные свойства клеточных мембран, в целом усиливая транспорт везикул вдоль поверхности бактериальных мембран и предполагая, что их свойства движения могут быть признаком антибиотикового стресса. [17] Несмотря на это первое количественное отслеживание бактериальных OMV с высоким разрешением, все еще ожидаются подробные экспериментальные работы для понимания биомеханики биогенеза и транспорта OMV. OMV также находятся в центре внимания текущих исследований экзоцитоза у прокариот через транспорт везикул внешней мембраны для внутривидовой, межвидовой и межцарственной передачи сигналов клеток , что должно изменить наше представление о вирулентности микробов, взаимодействиях хозяин-патоген и межклеточные взаимодействия. -отношения между разнообразием видов в экосистеме Земли .
См. также
[ редактировать ]- Экзоцитоз
- Взаимодействие хозяина и патогена
- Интерфейс хозяин-возбудитель
- Список бактериальных дисульфидоксидоредуктаз
- Вирулентность
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тойофуку, Масанори; Номура, Нобухико; Эберл, Лео (январь 2019 г.). «Типы и происхождение бактериальных мембранных везикул». Обзоры природы Микробиология . 17 (1): 13–24. дои : 10.1038/s41579-018-0112-2 . ISSN 1740-1534 . ПМИД 30397270 . S2CID 53224716 .
- ^ Чаттерджи, С.Н.; Дас, Дж. (1967). «Электронно-микроскопические наблюдения за выделением материала клеточной стенки холерным вибрионом» . Журнал общей микробиологии . 49 (1): 1–11. дои : 10.1099/00221287-49-1-1 . ISSN 0022-1287 . PMID 4168882 .
- ^ «INSA :: Подробности об индийском научном сотруднике» . www.insaindia.res.in . Проверено 13 декабря 2019 г.
- ^ Ананд, Дипак; Чаудхури, Арунима (16 ноября 2016 г.). «Бактериальные везикулы наружной мембраны: новые идеи и применения» . Молекулярная мембранная биология . 33 (6–8): 125–137. дои : 10.1080/09687688.2017.1400602 . ISSN 0968-7688 . ПМИД 29189113 .
- ^ Биллер, С.Дж.; Шуботц, Ф.; Роггенсак, SE; Томпсон, AW; Вызов, RE; Чисхолм, Юго-Запад (2014). «Бактериальные везикулы в морских экосистемах». Наука . 343 (6167): 183–186. Бибкод : 2014Sci...343..183B . дои : 10.1126/science.1243457 . ПМИД 24408433 .
- ^ Тюлькенс, Юрий; Вергаувен, Гленн; Ван Дын, Ян; Геуриккс, Эдвард; Дондт, Берт; Липпенс, Лиен; Де Шеердер, Мария-Анжелика; Мииналайнен, Илкка; Раппу, Пекка; Дух, Бруно Джи; Вандекастил, Катриен; Лаукенс, Дебби; Вандекерхове, Линос; Денис, Ханнелор; Вандесомпель, Джо; Де Вевер, Оливье; Хендрикс, Ан (5 декабря 2018 г.). «Повышение уровня системных ЛПС-положительных бактериальных внеклеточных везикул у пациентов с дисфункцией кишечного барьера» . Гут . 69 (1): Gutjnl–2018–317726. дои : 10.1136/gutjnl-2018-317726 . ПМЦ 6943244 . ПМИД 30518529 .
- ^ ЯшРой, RC (1993). «Электронно-микроскопические исследования поверхностных пилей и везикул организмов Salmonella 3,10:r:-» . Индийский журнал наук о животных . 63 (2): 99–102 . Проверено 9 июня 2024 г. - через academia.edu.
- ^ Элхенави, В.; Бординг-Йоргенсен, М.; Вальгуарнера, Э.; Хаурат, МФ; Вино, Э.; Фельдман, МФ (2016). «Ремоделирование ЛПС запускает образование везикул внешней мембраны при сальмонелле » . мБио . 7 (4). дои : 10.1128/mbio.00940-16 . ПМЦ 4958258 . ПМИД 27406567 .
- ^ Эллис, Теннесси; Кюн, MJ (2010). «Вирулентность и иммуномодулирующая роль везикул внешней мембраны бактерий» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 74 (1): 81–94. дои : 10.1128/mmbr.00031-09 . ПМЦ 2832350 . ПМИД 20197500 .
- ^ Асеведо, Р; Фернандес, С; Заяс, С; Акоста, Д; Сармьенто, Мэн; Ферро, Вирджиния; Розенквист, Э; Кампа, К; Кардосо, Д; Гарсия, Л; Перес, Дж.Л. (2014). «Бактериальные везикулы наружной мембраны и применение вакцин» . Границы в иммунологии . 5 : 121. дои : 10.3389/fimmu.2014.00121 . ПМК 3970029 . ПМИД 24715891 .
- ^ Либерман, Линда (21 декабря 2022 г.). «Везикулы наружной мембраны: система вакцинации бактериального происхождения» . Границы микробиологии . 13 . дои : 10.3389/fmicb.2022.1029146 . ПМЦ 9811673 . ПМИД 36620013 .
- ^ «Вакцина против гонореи GSK получает статус ускоренной процедуры FDA» . Рейтер . 27 июня 2023 г. Проверено 20 августа 2023 г.
- ^ Кулп, А; Кюн, MJ (2010). «Биологические функции и биогенез секретируемых бактериальных везикул наружной мембраны» . Ежегодный обзор микробиологии . 64 : 163–184. дои : 10.1146/annurev.micro.091208.073413 . ПМЦ 3525469 . ПМИД 20825345 .
- ^ Jump up to: а б Ройер, Сандро; Зингль, Франц Г.; Чакар, Фатих; Дуракович, Санель; Коль, Пол; Эйхман, Томас О.; Клюг, Лиза; Гадермайер, Бернхард; Вайнцерль, Катарина; Прассл, Рут; Ласс, Ахим (25 января 2016 г.). «Новый механизм биогенеза везикул наружной мембраны грамотрицательных бактерий» . Природные коммуникации . 7 (1): 10515. Бибкод : 2016NatCo...710515R . дои : 10.1038/ncomms10515 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 4737802 . ПМИД 26806181 .
- ^ Герритцен, Маттиас Дж. Х.; Мартенс, Дирк Э.; Уиттенбогор, Йост П.; Вейффельс, Рене Х.; Сторк, Мишель (18 марта 2019 г.). «Истощение сульфатов вызывает перепроизводство фосфолипидов и высвобождение везикул внешней мембраны Neisseria meningitidis» . Научные отчеты . 9 (1): 4716. Бибкод : 2019НатСР...9.4716Г . дои : 10.1038/s41598-019-41233-x . ISSN 2045-2322 . ПМК 6423031 . ПМИД 30886228 .
- ^ ЯшРой, RC (2003). «Интоксикация эукариотических клеток грамотрицательными организмами: новая бактериальная нановезикулярная модель, связанная с внешней мембраной, для системы секреции типа III» . Международная токсикология . 10 (1): 1–9 . Проверено 9 июня 2024 г. - через academia.edu.
- ^ Бос Дж., Сиснерос Л.Х., Мазел Д. (январь 2021 г.). «Отслеживание бактериальных мембранных везикул в режиме реального времени показывает усиление мембранного движения при воздействии антибиотиков» . Достижения науки . 7 (4): eabd1033. Бибкод : 2021SciA....7.1033B . дои : 10.1126/sciadv.abd1033 . ПМЦ 7817102 . ПМИД 33523924 .