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# Biología # Microbiología

El papel crítico de las tetraspaninas en infecciones bacterianas

Las tetraspaninas ayudan a las bacterias a adherirse a las células, influyendo en los mecanismos de infección.

PA Wolverson, I Fernandes Parreira, MO Collins, JG Shaw, LR Green

― 6 minilectura


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Los Tetraspaninas son una familia de proteínas que se encuentran en las membranas celulares de muchos organismos, incluidos los humanos. Son como las mariposas sociales de la célula, con 33 miembros conocidos que cada uno juega roles únicos. Estas proteínas tienen una forma característica con cuatro secciones que se extienden a través de la membrana celular y bucles que sobresalen fuera de la célula. Piénsalas como pequeños puentes que conectan varias proteínas y estructuras dentro de una célula.

Una de las características clave de las tetraspaninas es su capacidad para formar grupos con otras proteínas, creando áreas especializadas conocidas como microdominios enriquecidos en tetraspaninas. Estos microdominios son lugares muy activos, involucrados en actividades como ayudar a las células a unirse, moverse y enviar señales dentro y fuera de la célula. También son la primera línea durante infecciones de varias bacterias y virus.

Tetraspaninas e Infecciones Bacterianas

Investigaciones recientes revelan que las tetraspaninas contribuyen a cómo ciertas bacterias pueden aferrarse e invadir células. Varios patógenos Bacterianos notorios, incluidos Neisseria meningitidis (el responsable de la meningitis), Staphylococcus aureus (el que puede causar infecciones en la piel) y Escherichia coli (una bacteria común en el intestino), han mostrado usar tetraspaninas para entrar en las células. Estas bacterias no entran así como así; dependen de las tetraspaninas para organizar el ambiente adecuado para su intrusión.

La idea general es que las tetraspaninas ayudan a que otros receptores en la superficie celular se unan, facilitando que las bacterias se adhieran. Por ejemplo, en el caso de Staphylococcus aureus, una tetraspanina llamada CD9 ayuda a crear un escenario donde la fibronectina, una proteína que actúa como un pegamento, puede unirse a las bacterias, permitiéndoles adherirse e infectar las células.

La Mecánica de la Adherencia Bacteriana

Entender cómo las bacterias usan tetraspaninas es como armar un rompecabezas. Por ejemplo, Neisseria meningitidis tiene una forma específica de pegarse a las células. Comienza usando pequeñas estructuras similares a pelos llamadas pili para engancharse a los receptores celulares humanos, como CD147 o CD46. Este primer apretón de manos es crucial para las etapas posteriores de la Infección. Una vez que están pegadas, las bacterias establecen una relación más íntima con las células huésped a través de interacciones con otras proteínas.

Staphylococcus aureus utiliza un enfoque diferente, empleando una variedad de receptores para unirse a las células huésped. Se ha mostrado que CD9 trabaja con varias proteínas, ayudando a las bacterias a adherirse a las células organizando un sitio de unión óptimo, que es esencial para su supervivencia.

Aspectos Destacados de la Investigación

En un estudio que exploraba el papel de las tetraspaninas, los investigadores utilizaron una técnica llamada etiquetado por proximidad para entender cómo CD9 interactúa con otras proteínas en células epiteliales. Al etiquetar CD9 con un marcador especial, pudieron rastrear con qué proteínas estaba interactuando durante las infecciones bacterianas.

Este enfoque permitió a los científicos observar cambios en las interacciones entre proteínas cuando las células estaban infectadas. Resulta que CD9 promueve la adherencia de las bacterias a las células al organizar otras proteínas necesarias para este proceso. Los investigadores encontraron que diferentes bacterias podían activar diferentes conjuntos de interacciones, sugiriendo que los microdominios de tetraspaninas son bastante dinámicos y responden a su entorno.

Resultados del Estudio

Los hallazgos mostraron que cuando CD9 fue eliminado o interrumpido, las bacterias tuvieron más dificultades para pegarse a las células. Esto enfatizó la importancia de la tetraspanina en la adherencia bacteriana. Para Neisseria meningitidis, se descubrió que eliminar CD9 reducía significativamente la capacidad de las bacterias para unirse a las células huésped. Mientras tanto, para Staphylococcus aureus, los resultados fueron similares, destacando el papel crítico de CD9 en facilitar este proceso.

Curiosamente, los investigadores también probaron un péptido derivado de CD9, que podía reducir la adherencia bacteriana cuando se aplicaba a las células. Esto sugiere que interrumpir la función de CD9 podría servir como una nueva forma de combatir infecciones bacterianas, especialmente dada la creciente preocupación por la resistencia a los antibióticos.

La Importancia de las Interacciones de CD9

El estudio identificó varias proteínas que se sabe que están involucradas en la adherencia bacteriana y otras funciones celulares. Entre las proteínas que interactúan con CD9 estaban CD46 y CD147, ambas vinculadas a Neisseria meningitidis, y CD44, asociada con Staphylococcus aureus. El hecho de que estas interacciones diferían según el tipo de bacteria resalta cómo se reclutan proteínas específicas dependiendo de qué bacterias intentan invadir. Es como tener una lista VIP personalizada para cada tipo de bacteria.

¿Qué Significa Todo Esto?

Entender el papel de las tetraspaninas en la adherencia bacteriana nos ayuda a comprender cómo ocurren las infecciones a nivel celular. Abre puertas a estrategias de tratamiento potenciales que podrían prevenir que las bacterias se agarren a nuestras células y causen problemas.

Hay un rayo de esperanza en la lucha contra la resistencia a los antibióticos, ya que apuntar a CD9 y sus interacciones podría llevar a nuevos enfoques terapéuticos que no dependan de antibióticos tradicionales.

Direcciones Futuras y Conclusión

La investigación en curso sobre las tetraspaninas y sus interacciones con las bacterias podría llevar a nuevos desarrollos emocionantes en el control de infecciones y tratamiento. Los científicos están ansiosos por descubrir la gama completa de proteínas involucradas en estos procesos y cómo podrían ser manipuladas con fines terapéuticos.

A medida que profundizamos en la complejidad de las interacciones celulares, aprendemos que hay mucho más en las bacterias y nuestras respuestas inmunitarias de lo que parece a simple vista. La danza entre las bacterias y las células huésped es intrincada, y las tetraspaninas como CD9 son actores clave en esta actuación. Al comprender mejor estas interacciones, podemos trabajar hacia estrategias más efectivas para mantener a las bacterias a raya y preservar nuestra salud.

En conclusión, el mundo de las tetraspaninas y su papel en las infecciones bacterianas está lleno de sorpresas. ¿Quién diría que proteínas tan pequeñas podrían tener un impacto tan significativo en si las bacterias logran afianzarse en nuestros cuerpos? Es un recordatorio de que en el mundo microscópico, incluso los jugadores más pequeños pueden tener una influencia desproporcionada en nuestra salud.

Fuente original

Título: Dynamics of the CD9 interactome during bacterial infection of epithelial cells by proximity labelling proteomics

Resumen: Epithelial colonisation is often a critical first step in bacterial pathogenesis, however, different bacterial species utilise several different receptors at the cell membrane to adhere to cells. We have previously demonstrated that interference of the human tetraspanin, CD9, can reduce adherence of multiple species of bacteria to epithelial cells by approximately 50%. However, CD9 does not act as a receptor and is responsible for organising and clustering partner proteins commandeered by bacteria for efficient adherence. CD9 can organise numerous host proteins at the cell membrane but the full interactome has not been delineated. Here, using a novel CD9 proximity-labelling model, we demonstrate a vast and diverse CD9 interactome with 845 significantly enriched proteins associated with CD9 over four hours. These putative proximal proteins were associated with various cellular pathways including cell adhesion, ECM-receptor interactions, endocytosis, SNARE interactions and adherens and tight junctions. Significant and known interactors of CD9 were enriched including {beta}1 integrins and major immunoglobulin superfamily members but also included several known bacterial adherence receptors including CD44, CD46 and CD147. We further demonstrate dynamism of the interactome during infection at three separate time points with two different bacterial species, Neisseria meningitidis and Staphylococcus aureus. During meningococcal infection, 13 unique proximal proteins associated with CD9 were significantly enriched across four hours compared to uninfected cells. However, upon staphylococcal infection far fewer enriched proximal proteins were identified demonstrating that different bacteria require different host factors during CD9-mediated bacterial adherence. Transient knockdown of CD44 and CD147, candidate receptor proteins identified in our screen, significantly reduced staphylococcal and meningococcal adherence respectively. This effect was ablated in the absence of CD9 or if epithelial cells were treated with a CD9-derived peptide demonstrating the association of these proteins during staphylococcal and meningococcal adherence. We demonstrate for the first time the CD9 interactome of epithelial cells and that bacteria hijack these interactions to efficiently adhere to epithelial cells. This process is bacterial species specific, recruiting several different proteins during infection but a host-derived peptide is able to interfere with this process. We have therefore developed a tool that can measure changes within the CD9 interactome after cellular challenge, established a mechanism in which CD9 is used as a universal organiser of bacterial adhesion platforms and demonstrated that this process can be stopped using a CD9-derived peptide.

Autores: PA Wolverson, I Fernandes Parreira, MO Collins, JG Shaw, LR Green

Última actualización: 2024-12-14 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.13.628358

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.13.628358.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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