Симбиоз у амебозоа
Амебозоа свободноживущего рода Acanthamoeba и социального рода амеб Dictyostelium представляют собой одноклеточные эукариотические организмы, которые питаются бактериями, грибами и водорослями посредством фагоцитоза, при этом пищеварение происходит в фаголизосомах. Амебозоа присутствуют в большинстве наземных экосистем, включая почву и пресную воду. [ 1 ] Амебозоа содержат широкий спектр симбионтов, которые варьируются от временных до постоянных инфекций, оказывают широкий спектр эффектов от мутуалистических до патогенных и могут выступать в качестве резервуаров окружающей среды для патогенных бактерий животных. [ 2 ] Будучи одноклеточными фагоцитирующими организмами, амебы имитируют функцию и окружающую среду иммунных клеток, таких как макрофаги , и поэтому их взаимодействие с бактериями и другими микробами имеет большое значение для понимания функций иммунной системы человека, а также для понимания того, как микробиомы могут возникать в организме человека. эукариотические организмы. [ 3 ] [ 4 ]
Микроорганизмы, устойчивые к амебам
[ редактировать ]Некоторые микроорганизмы в ходе эволюции стали устойчивыми к амебозоа и способны выживать, расти и выходить из свободноживущих амеб после фагоцитоза. Чтобы организм мог выжить в амебозоа, они разработали способ избежать или пережить пищеварение кислотными и окислительными фаголизосомами хозяина. [ 5 ] Многие из этих устойчивых к амебе микроорганизмов (ARM) выживают либо в цитоплазме амебы, либо в вакуолях хозяина, окруженных плазматической мембраной. [ 6 ] позволяя им не только избегать пищеварения, но и активно размножаться внутри своего хозяина, причем некоторые из них способны лизировать клетку-хозяина амебы. [ 7 ] Известные симбионты Amoebozoa включают бактерии Alphaproteobacteria , Betaproteobacteria , Bacteroidetes , Firmicutes , Proteobacteria , Chlamydiae и все они оказывают различное воздействие на Paraburkholderia , своего хозяина, даже в пределах одного типа. [ 5 ] Например, некоторые бактерии хламидий способны увеличивать скорость роста своих хозяев или повышать подвижность, другие штаммы хламидий способны бороться с другими патогенными симбионтами, такими как легионелла , а некоторые хламидии являются паразитическими и снижают приспособленность хозяина. [ 8 ]
Многие свободноживущие виды амеб обитают в водной среде, включая системы искусственного водоснабжения. В инцистированном состоянии амебы обладают высокой устойчивостью к экстремальным температурам, УФ-излучению , осмолярности и pH. [ 2 ] Некоторые виды патогенных бактерий способны воспользоваться этой устойчивостью и выживать в средах, которые обычно их уничтожают, а также могут использовать амеб в качестве « троянского коня » для путешествий в новые среды и животных-хозяев. [ 2 ] Legionella pneumophila , известный патоген человека, наблюдался как минимум у 13 различных видов амеб. [ 2 ] легионелла Было показано, что выживает внутри инцистированной амебы-хозяина в воде, обработанной хлором , и может выделяться из хозяина в виде вдыхаемых везикул при обработке биоцидами , при этом каждая везикула может содержать сотни легионеллы, распространяемых через аэрозольную воду. бактерий [ 9 ] Недавние вспышки легионеллы среди людей , вероятно, вызваны аэрозольной водой, содержащей везикулы легионеллы, полученные из амебы, которые производятся современными устройствами, такими как системы кондиционирования воздуха, водяные градирни , душевые, клинические дыхательные аппараты и гидромассажные ванны , которые были заражены амебами-хозяевами. [ 2 ]
Сельское хозяйство симбионтов
[ редактировать ]Другой уникальный пример симбиоза встречается у социальной амебы Dictyostelium discoideum . D. discoideum и другие социальные амебы отличаются от свободноживущих Acanthamoeba тем, что вместо инцистирования они проходят социальный цикл, в котором отдельные клетки D. discoideum собираются вместе в среде с дефицитом пищи. Этот социальный цикл приводит к дифференциации клеток: ~20% приносятся в жертву для формирования структурного стебля, [ 10 ] некоторые трансформируются в сторожевые клетки с иммуноподобными и детоксикационными функциями, [ 4 ] а остальная часть агрегированной амебы образует шар спор, расположенный в защитном плодовом теле. [ 8 ] Это плодовое тело дает некоторым амебам из этой популяции шанс перенестись в среду, богатую пищей, и выжить. Если их не перенести в среду, богатую пищей, амебы этого плодового тела умрут от голода. Некоторые амебы D. discoideum содержат бактерии Burkholderia , которые, как было обнаружено, образуют своего рода сельскохозяйственный симбиоз со своими хозяевами -дискоидеумами , у которых уменьшено количество сторожевых клеток. [ 11 ] Буркхолдерии способны сохраняться в плодовых телах своих хозяев, переносимых животным или экологическим путем в новую среду. Если в этой новой среде мало пищевых бактерий, то социальная амеба может засеять эту территорию содержащимися в ней буркхолдериями и, таким образом, создать источник пищи. Фермерские амебы действительно производят меньше спор в богатой пищей среде, чем нефермерские амебы, но этим затратам компенсируется способность фермеров пополнять свои запасы продовольствия при расселении в бедные пищей среды. [ 11 ] Кроме того, некоторые выращиваемые буркхолдерии производят соединения, которые не вредны для амебы-хозяина, но вредны для амеб, не являющихся фермерами, что дает амеб-фермерам конкурентное преимущество в смешанных популяциях. [ 11 ]
Вирусные взаимодействия
[ редактировать ]
Гигантские вирусы , или крупные нуклеоцитоплазматические ДНК-вирусы , часто заражают амебозоа и других простейших, вызывая лизис амебы и округление клеток в течение 12 часов, а популяция амеб разрушается через 55 часов. [ 3 ] Таким образом, как на амебозоа, так и на их симбионтов оказывается сильное селективное давление с целью противостоять этим вирусам. Acanthamoeba Hattchettii — один из видов, пораженных гигантскими вирусами, а некоторые используют бактериальный симбионт ( Parachlamydia acanthamoebae) для борьбы с гигантскими вирусами Marseilleviridae и Mimiviridae . [ 3 ] Акантамеба , инфицированная симбионтом хламидий и гигантскими вирусами, способна избегать лизиса и округления клеток, которые обычно происходят при инфекции, путем подавления репликации вируса после проникновения вируса в клетку, вероятно, из-за вторичных метаболитов, продуцируемых симбионтом. [ 3 ] Акантамеба , не инфицированная симбионтом или вирусом, имеет самую высокую приспособленность: время удвоения в два раза быстрее, акантамеба , инфицированная симбионтом хламидий , имеет одинаковую приспособленность при заражении вирусом, а когда нет, и акантамеба. инфицированная с одним лишь вирусом имеют наименьшую приспособленность при тотальном коллапсе населения. Таким образом, симбионт хламидий действует как мутуалист со значительно положительным эффектом приспособленности во время вирусного хищничества, но также соответствует паразитическому образу жизни многих хламидий , когда акантамеба не является жертвой вирусного хищничества. [ 3 ] Как облигатная внутриклеточная бактерия, симбионт хламидий эффективно конкурирует в той же нише, что и другие гигантские вирусы, и поэтому эволюционировал, чтобы защитить своего хозяина от естественного конкурента. [ 3 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Шмитц-Эссер, Стефан; Тоеншофф, Елена Р.; Хайдер, Сюзанна; Хайнц, Ева; Хеннингер, Верена М.; Вагнер, Майкл; Хорн, Матиас (15 сентября 2008 г.). «Разнообразие бактериальных эндосимбионтов экологических изолятов акантамебы» . Прикладная и экологическая микробиология . 74 (18): 5822–5831. Бибкод : 2008ApEnM..74.5822S . дои : 10.1128/АЕМ.01093-08 . ISSN 0099-2240 . ПМК 2547052 . ПМИД 18641160 .
- ^ Jump up to: а б с д и Гимарайнш, Аллан Дж.; Гомес, Камилла Ксавьер; Кортинес, Джулиана Рейс; Перальта, Хосе Мауро; Перальта, Регина Х. Сарамаго (1 декабря 2016 г.). «Acanthamoeba spp. как универсальный хозяин патогенных микроорганизмов: один мост от окружающей среды к вирулентности хозяина» . Микробиологические исследования . 193 : 30–38. дои : 10.1016/j.micres.2016.08.001 . ISSN 0944-5013 . ПМИД 27825484 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Артхофер, Патрик; Делафонт, Винсент; Виллемсен, Анук; Панхёльцль, Флориан; Хорн, Матиас (06 сентября 2022 г.). «Защитный симбиоз против гигантских вирусов у амеб» . Труды Национальной академии наук . 119 (36): e2205856119. Бибкод : 2022PNAS..11905856A . дои : 10.1073/pnas.2205856119 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 9457554 . ПМИД 36037367 .
- ^ Jump up to: а б Брок, Дебра А.; Хазелькорн, Тамара С.; Гарсия, Жюстин Р.; Башир, Усман; Дуглас, Трейси Э.; Галлоуэй, Джесси; Броди, Фишер; Квеллер, Дэвид К.; Штрассманн, Джоан Э. (2018). «Разнообразие свободноживущих бактерий окружающей среды и их взаимодействие с двуядной амебой» . Границы клеточной и инфекционной микробиологии . 8 : 411. дои : 10.3389/fcimb.2018.00411 . ISSN 2235-2988 . ПМК 6266680 . ПМИД 30533398 .
- ^ Jump up to: а б Саллинджер, Элени; Робсон, Майкл С.; Хазелькорн, Тамара С. (январь 2021 г.). «Характеристика бактериальных микробиомов социальных амеб и исследование роли хозяина и окружающей среды в составе микробиома» . Экологическая микробиология . 23 (1): 126–142. дои : 10.1111/1462-2920.15279 . ISSN 1462-2912 . ПМИД 33063404 . S2CID 222827790 .
- ^ Мацуо, Дзюнджи; Кавагути, Кохей; Накамура, Синдзи; Хаяси, Ясухиро; Ёсида, Мицутака; Такахаши, Каори; Мизутани, Ёсихико; Яо, Такаши; Ямагучи, Хироюки (17 ноября 2009 г.). «Выживаемость и способность к переносу филогенетически разнообразных бактериальных эндосимбионтов в изолятах акантамебы из окружающей среды: выживание и перенос бактериальных эндосимбионтов в амебы» . Отчеты по экологической микробиологии . 2 (4): 524–533. дои : 10.1111/j.1758-2229.2009.00094.x . hdl : 2115/43886 . ПМИД 23766223 . S2CID 4644800 .
- ^ Хаджиалило, Эльхам; Резаян, Мостафа; Нияти, Марьям; Пурманд, Мохаммад Реза; Мохебали, Мехди; Норузи, Мехди; Разави Пашабейг, Кобра; Резаи, Сассан; Ходавайси, Садег (01 мая 2019 г.). «Молекулярная характеристика бактериальных, вирусных и грибковых эндосимбионтов изолятов акантамебы у больных кератитом в Иране» . Экспериментальная паразитология . 200 : 48–54. дои : 10.1016/j.exppara.2019.03.013 . ISSN 0014-4894 . ПМИД 30917916 . S2CID 85545678 .
- ^ Jump up to: а б Хазелькорн, Тамара С.; Хименес, Даниэла; Башир, Усман; Саллинджер, Элени; Квеллер, Дэвид К.; Штрассманн, Джоан Э.; ДиСальво, Сюзанна (октябрь 2021 г.). «Новые эндосимбионты Chlamydiae и Amoebophilus преобладают в диких изолятах модельной социальной амебы Dictyostelium discoideum» . Отчеты по экологической микробиологии . 13 (5): 708–719. дои : 10.1111/1758-2229.12985 . ISSN 1758-2229 . ПМЦ 8518690 . ПМИД 34159734 .
- ^ Берк, С.Г.; Тинг, РС; Тернер, Г.В.; Эшберн, Р.Дж. (январь 1998 г.). «Продукция вдыхаемых везикул, содержащих живые клетки Legionella pneumophila, двумя видами Acanthamoeba» . Прикладная и экологическая микробиология . 64 (1): 279–286. Бибкод : 1998ApEnM..64..279B . дои : 10.1128/АЕМ.64.1.279-286.1998 . ISSN 0099-2240 . ПМК 124706 . ПМИД 9435080 .
- ^ Розмари, Мэри; Эскаланте, Ричард; Балдауф, Сандра Л. (1 мая 2012 г.). «Эволюция и разнообразие социальных амеб диктиостелид» . Протист 163 (3): 327–343. дои : 10.1016/j.protis.2011.09.004 . hdl : 10261/76916 . ISSN 1434-4610 . ПМИД 22209334 .
- ^ Jump up to: а б с ДиСальво, Сюзанна; Хазелькорн, Тамара С.; Башир, Усман; Хименес, Даниэла; Брок, Дебра А.; Квеллер, Дэвид К.; Штрассманн, Джоан Э. (08 сентября 2015 г.). «Бактерии Burkholderia инфекционно вызывают протофермерский симбиоз амеб Dictyostelium и пищевых бактерий» . Труды Национальной академии наук . 112 (36): E5029-37. Бибкод : 2015PNAS..112E5029D . дои : 10.1073/pnas.1511878112 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 4568666 . ПМИД 26305954 .