FLAGELINA: ISTRAKTURA AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang flagellin ay isang protina ng filament, na kung saan ay isang istraktura na bahagi ng flagella ng bakterya. Ang karamihan ng mga bakterya ay may isang uri lamang ng flagellin. Gayunpaman, ang ilan ay may higit sa dalawa.

Ang laki ng molekular ng protina na ito ay nag-iiba sa pagitan ng 30 kDa at 60 kDa. Halimbawa, sa Enterobacteriaceae ang laki ng molekular nito, samantalang sa ilang mga bakterya ng tubig-tabang ito ay maliit.

Pinagmulan: Pasilidad ng Microskopyo ng Dartmouth Electron, College ng Dartmouth

Ang flagellin ay isang kadahilanan ng kadahilanan na nagpapahintulot sa host cell adhesion at panghihimasok. Bilang karagdagan, ito ay isang malakas na activator ng maraming mga uri ng mga cell na kasangkot sa likas at adaptive immune response.

Ang istruktura ng flagellum at kadaliang kumilos

Ang flagellum ay naka-angkla sa ibabaw ng cell. Binubuo ito ng tatlong bahagi: 1) ang filament, na umaabot mula sa ibabaw ng cell at isang mahigpit, guwang na cylindrical na istraktura; 2) ang basal na katawan, na naka-embed sa cell wall at lamad na layer, na bumubuo ng maraming singsing; at 3) ang kawit, isang maikling hubog na istraktura na sumali sa basal body sa filament.

Ang basal body ay ang pinaka kumplikadong bahagi ng flagellum. Sa mga negatibong bakterya ng gramo ay mayroong apat na singsing na konektado sa isang sentrong haligi. Sa gramo positibo ito ay may dalawang singsing. Ang pag-ikot ng paggalaw ng flagellum ay nangyayari sa basal na katawan.

Ang lokasyon ng flagella sa ibabaw ng bakterya ay nag-iiba nang malawak sa pagitan ng mga organismo, at maaaring: 1) monoteric, na may isang flagella lamang; 2) polar, na may dalawa o higit pa; o 3) peritrichous, na may maraming lateral flagella. Mayroon ding endoflagella, tulad ng sa mga spirochetes, na matatagpuan sa periplasmic space.

Ang Helicobacter pylori ay napaka-mobile dahil mayroon itong anim hanggang walong unipolar flagella. Ang isang gramo ng pH sa pamamagitan ng uhog ay nagpapahintulot sa H. pylori na i-orient ang sarili at itaguyod ang sarili sa isang lugar na katabi ng mga cell na epithelial. Ang Pseudomonas ay may isang polar flagellum, na nagpapakita ng chemotaxis mula sa mga asukal at nauugnay sa birtud.

Istraktura ng flagellin

Ang isang kamangha-manghang tampok ng pagkakasunud-sunod ng protina ng flagellin ay ang N-terminal at C-terminal na mga rehiyon ay lubos na inalagaan, habang ang gitnang rehiyon ay lubos na nagbabago sa pagitan ng mga species at subspecies ng parehong genus. Ang hypervariability na ito ay responsable para sa daan-daang mga serotyp ng Salmonella spp.

Ang mga molekula ng flagellin ay nakikipag-ugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng mga terminal na rehiyon at polimerize upang makabuo ng isang filament. Sa ito, ang mga rehiyon ng terminal ay matatagpuan patungo sa loob ng cylindrical na istraktura ng filament, habang ang gitnang isa ay nakalantad patungo sa labas.

Hindi tulad ng mga filament ng tubulin na bumabawas sa kawalan ng mga asing-gamot, ang mga bakterya ay matatag sa tubig. Tungkol sa 20,000 mga subunits ng tubulin ay bumubuo ng isang filament.

Dalawang uri ng flagellin polymerize sa H. pylori at Pseudomonas aeruginosa filament: FlaA at FlaB, na naka-encode ng fliC gene. Ang mga FlaA ay heterogenous at nahahati sa maraming mga subgroup, na may mga molekular na masa na nag-iiba sa pagitan ng 45 at 52 kDa. Ang FlaB ay homogenous na may isang molekular na masa na 53 kDa.

Kadalasan ang mga labi ng lysine ng mga flagellins ay methylated. Bilang karagdagan, mayroong iba pang mga pagbabago tulad ng glycosylation ng FlaA at phosphorylation ng tyrosine residues ng FlaB, na ang mga pag-andar ay, ayon sa pagkakabanggit, birtud at signal ng pag-export.

Ang paglaki ng filament ng flagellar sa bakterya

Ang saksak ng bakterya ay maaaring alisin sa eksperimento, at ang pagbabagong-buhay nito ay maaaring pag-aralan. Ang mga suborno ng flagellin ay dinadala sa pamamagitan ng panloob na rehiyon ng istrukturang ito. Kapag naabot nila ang matinding, ang mga subunits ay idinagdag nang kusang sa tulong ng isang protina ("cap protein") na tinatawag na HAP2 o FliD.

Ang synthesis ng filament ay nagaganap sa pamamagitan ng sariling pagpupulong; iyon ay, ang polimerisasyon ng flagellin ay hindi nangangailangan ng mga enzyme o mga kadahilanan.

Ang impormasyon para sa pagpupulong ng filament ay matatagpuan sa subunit mismo. Kaya, ang mga flagellin subunits ay polimerize upang mabuo ang labing isang protofilament, na bumubuo ng isang kumpletong.

Ang syntell ng flagellin ng P. aeruginosa at Proteus mirabilis ay hinarang ng mga antibiotics tulad ng erythromycin, clarithromycin, at azithromycin.

Ang flagellin bilang isang activator ng immune system

Ipinakita ng mga unang pag-aaral na ang flagellin, sa mga subnanomolar na konsentrasyon, mula sa Salmonella, ay isang malakas na inducer ng mga cytokine sa isang linya ng promonocytic cell.

Kasunod nito, ipinakita na ang induction ng pro-namumula na tugon ay nagsasangkot ng isang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng flagellin at ng mga receptor ng ibabaw ng mga cell ng likas na immune system.

Ang mga reseptor ng ibabaw na nakikipag-ugnay sa flagellin ay ang toll-5 type (TLR5). Kasunod nito, ang mga pag-aaral na may recombinant flagellin ay nagpakita na, kapag kulang ito sa hypervariable na rehiyon, hindi na nagawa ang isang tugon ng immune.

Ang mga TLR5 ay naroroon sa mga cells ng immune system, tulad ng mga lymphocytes, neutrophils, monocytes, macrophage, dendritic cells, epithelial cells, at lymph node. Sa bituka, kinokontrol ng TLR5 ang komposisyon ng microbiota.

Karaniwang ginagamit ng Gram-negatibong bakterya ang uri-III secretory system upang isalin ang flagellin sa cytoplasm ng host cell, na nag-trigger ng isang serye ng mga intracellular na kaganapan. Kaya, ang flagellin sa intracellular medium ay kinikilala ng mga protina ng NAIP pamilya (isang apoptosis inhibitor protein / NLR pamilya).

Kasunod nito, ang flagellin-NAIP5 / 6 complex ay nakikipag-ugnay sa receptor na tulad ng NOD, na bumubuo ng tugon ng host sa impeksyon at pinsala.

Bandila at halaman

Kinikilala ng mga halaman ang protina na ito sa pamamagitan ng isang flagellin sensing 2 (FLS2) na landas. Ang huli ay isang leucine repeat-rich receptor kinase at homologous sa TLR5. Nakikipag-ugnay ang FLS ”sa rehiyon ng N-terminal ng flagellin.

Ang pagbubuklod ng flagellin sa FLS2 ay gumagawa ng phosphorylation ng landas ng MAP kinase, na kung saan ay nagtatapos sa synthesis ng mga protina na nagpapagana ng proteksyon laban sa impeksyon sa pamamagitan ng fungi at bacteria.

Sa ilang mga tanim na gabi, ang flagellin ay maaari ring magbigkis sa FLS3 receptor. Sa ganitong paraan, pinoprotektahan nila ang kanilang sarili laban sa mga pathogen na umiiwas sa depensa na pinagsama ng FLS2.

Ang Flagellin bilang isang adjuvant

Ang isang adjuvant ay isang materyal na nagpapataas ng cellular o humoral na tugon sa isang antigen. Dahil maraming mga bakuna na gumagawa ng isang hindi magandang tugon sa immune, kinakailangan ang mahusay na adjuvant.

Maraming mga pag-aaral ang nagpakita ng pagiging epektibo ng flagellin bilang isang adjuvant. Ang mga pagsisiyasat na ito ay binubuo ng paggamit ng recombinant flagellin sa mga bakuna, nasuri gamit ang mga modelo ng hayop. Gayunpaman, ang protina na ito ay hindi pa pumasa sa Phase I ng mga klinikal na pagsubok.

Kabilang sa mga nagbabalik na flagellins na pinag-aralan ay: flagellin - epitope 1 ng influenza virus hematoglutinin; flagellin-epitope ng Schistosoma mansoni; flagellin - heat stabil toxin mula sa E. coli; flagellin - Plasmodium ibabaw protina 1; at flagellin - sobre protina ng Nile virus, bukod sa iba pang mga recombinants.

Mayroong ilang mga pakinabang sa paggamit ng flagellin bilang isang adjuvant sa mga bakuna para sa paggamit ng tao. Ang mga pakinabang na ito ay ang mga sumusunod:

1) Ito ay epektibo sa napakababang dosis.

2) Hindi nila pinasisigla ang tugon ng IgE.

3) Ang pagkakasunud-sunod ng isa pang adjuvant, Ag, ay maaaring maipasok sa flagellin na pagkakasunud-sunod nang hindi naaapektuhan ang flagellin signaling pathway sa pamamagitan ng TLR5.

Iba pang mga gamit ng flagellin

Dahil ang mga flagellin gen ay nagpapakita ng malawak na pagkakaiba-iba, maaari silang magamit para sa mga tukoy na pagtuklas, o para sa mga species o pagkilala sa pilay.

Halimbawa, ang kumbinasyon ng PCR / RFLP ay ginamit upang pag-aralan ang pamamahagi at polymorphism ng mga flagellin genes sa E. coli isolates mula sa North America.

Mga Sanggunian

1. Hajam, IA, Dar, PA, Shahnawaz, I., Jaume, JC, Lee, JH 2017. Mga bakterya ng bakterya - isang makapangyarihang ahente ng immunomodulatory. Eksperimental at Molekular na Medisina, 49, e373.
2. Kawamura-Sato, K., Inuma, Y., Hasegawa, T., Horii, T., Yamashino, T., Ohta, M. 2000. Epekto ng mga konsentrasyon ng subinhibitory ng macrolides sa pagpapahayag ng flagellin sa Pseudomonas aeruginosa at Proteus mirabilis. Mga Ahente ng Antimicrobial at Chemotherapy, 44: 2869–2872.
3. Mizel, SB, Bates, JT 2010. Flagellin bilang isang adjuvant: mekanismo ng cellular at potensyal. Journal of Immunology, 185, 5677-5682.
4. Prescott, LM, Harley, JP, Klain, SD 2002. Microbiology. Mc Graw-Hill, New York.
5. Schaechter, M. 2009. Ang desk encyclopedia ng microbiology. Akademikong Press, San Diego.
6. Winstanley, C., Morgan, AW 1997. Ang bacterial flagellin gene bilang biomarker para sa pagtuklas, genetika ng populasyon at pagsusuri ng epidemiological. Microbiology, 143, 3071-3084.