FLAGELINA: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2025

Các fla là một protein của sợi, mà là một cấu trúc đó là một phần của roi của vi khuẩn. Đại đa số vi khuẩn chỉ có một loại trùng roi. Tuy nhiên, một số có nhiều hơn hai.

Kích thước phân tử của protein này thay đổi từ 30 kDa đến 60 kDa. Ví dụ, ở họ Enterobacteriaceae kích thước phân tử của nó lớn, trong khi ở một số vi khuẩn nước ngọt thì nhỏ.

Nguồn: Cơ sở kính hiển vi điện tử Dartmouth, Đại học Dartmouth

Flagellin là một yếu tố độc lực cho phép kết dính và xâm nhập tế bào vật chủ. Ngoài ra, nó còn là chất kích hoạt mạnh mẽ nhiều loại tế bào tham gia vào phản ứng miễn dịch bẩm sinh và thích ứng.

Cấu trúc của trùng roi và tính di động

Trùng roi được neo vào bề mặt tế bào. Nó bao gồm ba phần: 1) sợi, kéo dài từ bề mặt tế bào và là một cấu trúc hình trụ rỗng, cứng; 2) thân cơ bản, được nhúng vào thành tế bào và các lớp màng, tạo thành một số vòng; và 3) cái móc, một cấu trúc cong ngắn nối phần thân cơ bản với dây tóc.

Thân đáy là phần phức tạp nhất của trùng roi. Ở vi khuẩn gram âm, nó có bốn vòng nối với một cột trung tâm. Trong gam dương, nó có hai vòng. Chuyển động quay của trùng roi xảy ra ở thể đáy.

Vị trí của trùng roi trên bề mặt vi khuẩn rất khác nhau giữa các sinh vật, và có thể là: 1) đơn tính, chỉ có một roi; 2) cực, với hai hoặc nhiều hơn; hoặc 3) phúc mạc, có nhiều roi bên. Ngoài ra còn có endoflagella, như trong xoắn khuẩn, nằm trong vùng ngoại chất.

Helicobacter pylori rất di động vì nó có sáu đến tám roi đơn cực. Độ dốc pH qua chất nhầy cho phép H. pylori tự định hướng và tự thiết lập ở khu vực tiếp giáp với tế bào biểu mô. Pseudomonas có một loại trùng roi phân cực, có biểu hiện hóa học khỏi đường và có liên quan đến độc lực.

Cấu trúc của trùng roi

Một đặc điểm nổi bật của trình tự protein roi là vùng đầu cuối N và đầu C của nó được bảo tồn rất cao, trong khi vùng trung tâm rất khác nhau giữa các loài và phân loài của cùng một chi. Tính siêu biến này là nguyên nhân của hàng trăm kiểu huyết thanh của Salmonella spp.

Các phân tử Flagellin tương tác với nhau thông qua các vùng đầu cuối và trùng hợp để tạo thành sợi. Trong trường hợp này, các vùng đầu cuối nằm về phía bên trong cấu trúc hình trụ của dây tóc, trong khi vùng trung tâm hướng ra bên ngoài.

Không giống như các sợi tubulin khử nước khi không có muối, các sợi của vi khuẩn rất bền trong nước. Khoảng 20.000 tiểu đơn vị tubulin tạo thành một sợi.

Hai loại trùng hợp trùng hợp của trùng roi trong sợi H. pylori và Pseudomonas aeruginosa: FlaA và FlaB, được mã hóa bởi gen flipC. FlaA không đồng nhất và được chia thành nhiều nhóm con, với khối lượng phân tử thay đổi từ 45 đến 52 kDa. FlaB là đồng đẳng có khối lượng phân tử là 53 kDa.

Thường thì dư lượng lysine của cây cờ được metyl hóa. Ngoài ra, còn có các biến đổi khác như glycosyl hóa FlaA và phosphoryl hóa các gốc tyrosine của FlaB, có chức năng tương ứng là độc lực và tín hiệu xuất khẩu.

Sự phát triển của sợi Flagellar trong vi khuẩn

Tai họa của vi khuẩn có thể được loại bỏ bằng thực nghiệm và sự tái sinh của nó có thể được nghiên cứu. Các tiểu đơn vị của roi được vận chuyển qua vùng bên trong của cấu trúc này. Khi chúng đạt đến cực điểm, các tiểu đơn vị được thêm vào một cách tự nhiên với sự trợ giúp của một protein ("protein nắp") được gọi là HAP2 hoặc FliD.

Quá trình tổng hợp của dây tóc diễn ra bằng cách lắp ráp riêng; nghĩa là, quá trình trùng hợp của trùng roi không cần đến các enzym hoặc các yếu tố.

Thông tin về việc lắp ráp dây tóc được tìm thấy trong chính đơn vị con. Do đó, các tiểu đơn vị của roi trùng hợp để tạo thành mười một protofilaments, tạo thành một thể hoàn chỉnh.

Sự tổng hợp trùng roi của P. aeruginosa và Proteus mirabilis bị ức chế bởi các kháng sinh như erythromycin, clarithromycin và azithromycin.

Flagellin như một chất kích hoạt hệ thống miễn dịch

Các nghiên cứu đầu tiên đã chứng minh rằng trùng roi, ở nồng độ dưới đơn vị, từ Salmonella, là chất cảm ứng mạnh của cytokine trong dòng tế bào promonocytic.

Sau đó, người ta chỉ ra rằng việc cảm ứng phản ứng tiền viêm liên quan đến sự tương tác giữa roi và các thụ thể trên bề mặt tế bào của hệ thống miễn dịch bẩm sinh.

Các thụ thể bề mặt tương tác với roi là loại số 5 (TLR5). Sau đó, các nghiên cứu với trùng roi tái tổ hợp cho thấy, khi thiếu vùng siêu biến đổi, nó không thể tạo ra phản ứng miễn dịch.

TLR5 có trong các tế bào của hệ thống miễn dịch, chẳng hạn như tế bào lympho, bạch cầu trung tính, bạch cầu đơn nhân, đại thực bào, tế bào đuôi gai, tế bào biểu mô và hạch bạch huyết. Trong ruột, TLR5 điều chỉnh thành phần của hệ vi sinh vật.

Vi khuẩn Gram âm thường sử dụng hệ thống bài tiết loại III để chuyển vị trùng roi vào tế bào chất của tế bào chủ, gây ra một loạt các sự kiện nội bào. Do đó, roi trong môi trường nội bào được nhận biết bởi các protein thuộc họ NAIP (một protein ức chế apoptosis / họ NLR).

Sau đó, phức hợp flagellin-NAIP5 / 6 tương tác với thụ thể giống NOD, tạo ra phản ứng của vật chủ đối với nhiễm trùng và tổn thương.

Flagellin và thực vật

Thực vật nhận ra protein này thông qua con đường cảm nhận 2 (FLS2) của roi. Loại thứ hai là kinase thụ thể lặp lại giàu leucine và tương đồng với TLR5. FLS ”tương tác với vùng tận cùng N của trùng roi.

Liên kết của roi với FLS2 tạo ra sự phosphoryl hóa theo con đường MAP kinase, mà đỉnh cao là tổng hợp các protein làm trung gian bảo vệ chống lại sự lây nhiễm của nấm và vi khuẩn.

Ở một số cây ưa đêm, trùng roi cũng có thể liên kết với thụ thể FLS3. Bằng cách này, chúng tự bảo vệ mình chống lại các mầm bệnh trốn tránh sự bảo vệ do FLS2 làm trung gian.

Flagellin như một chất bổ trợ

Chất bổ trợ là một vật liệu làm tăng phản ứng của tế bào hoặc thể dịch đối với một kháng nguyên. Bởi vì nhiều loại vắc-xin tạo ra phản ứng miễn dịch kém, nên cần có các chất bổ trợ tốt.

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của trùng roi như một chất bổ trợ. Những nghiên cứu này bao gồm việc sử dụng trùng roi tái tổ hợp trong vắc xin, được đánh giá bằng cách sử dụng các mô hình động vật. Tuy nhiên, protein này vẫn chưa vượt qua giai đoạn I của các thử nghiệm lâm sàng.

Trong số các loại trùng roi tái tổ hợp được nghiên cứu có: trùng roi - epitope 1 của hematoglutinin virus cúm; trùng roi của Schistosoma mansoni; trùng roi - độc tố bền nhiệt từ E. coli; roi - Protein bề mặt plasmodium 1; và roi - protein vỏ của virus sông Nile, trong số các tái tổ hợp khác.

Có một số ưu điểm khi sử dụng trùng roi làm chất bổ trợ trong vắc xin cho người. Những ưu điểm này như sau:

1) Nó có hiệu quả ở liều lượng rất thấp.

2) Chúng không kích thích phản ứng IgE.

3) Trình tự của một chất bổ trợ khác, Ag, có thể được chèn vào trình tự của tế bào trùng roi mà không ảnh hưởng đến con đường tín hiệu của tế bào roi thông qua TLR5.

Các công dụng khác của trùng roi

Bởi vì các gen của roi biểu hiện sự biến đổi rộng rãi, chúng có thể được sử dụng để phát hiện cụ thể hoặc để xác định loài hoặc chủng.

Ví dụ, sự kết hợp PCR / RFLP đã được sử dụng để nghiên cứu sự phân bố và tính đa hình của các gen trùng roi trong các chủng E. coli phân lập từ Bắc Mỹ.

Người giới thiệu

1. Hajam, IA, Dar, PA, Shahnawaz, I., Jaume, JC, Lee, JH 2017. Trùng roi vi khuẩn - một tác nhân điều hòa miễn dịch mạnh. Y học Thực nghiệm và Phân tử, 49, e373.
2. Kawamura-Sato, K., Inuma, Y., Hasegawa, T., Horii, T., Yamashino, T., Ohta, M. 2000. Ảnh hưởng của nồng độ ức chế phụ của macrolit lên sự biểu hiện của roi ở Pseudomonas aeruginosa và Proteus mirabilis. Các tác nhân kháng khuẩn và hóa trị, 44: 2869–2872.
3. Mizel, SB, Bates, JT 2010. Flagellin như một chất bổ trợ: cơ chế tế bào và tiềm năng. Tạp chí Miễn dịch học, 185, 5677-5682.
4. Prescott, LM, Harley, JP, Klain, SD 2002. Vi sinh vật học. Mc Graw-Hill, New York.
5. Schaechter, M. 2009. Từ điển bách khoa toàn thư về vi sinh vật học. Nhà xuất bản Học thuật, San Diego.
6. Winstanley, C., Morgan, AW 1997. Gen của trùng roi vi khuẩn làm dấu ấn sinh học để phát hiện, di truyền quần thể và phân tích dịch tễ học. Vi sinh, 143, 3071-3084.