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Il Ruolo Fondamentale dei Tetraspanin nelle Infezioni Batteriche

I tetraspanin aiutano i batteri ad attaccarsi alle cellule, influenzando i meccanismi di infezione.

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

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Tetraspanine: La Porta Tetraspanine: La Porta d'Entrata dei Batteri l'attacco e l'infezione batterica. I tetraspanin sono fondamentali per
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I tetraspanin sono una famiglia di proteine presenti nelle membrane cellulari di molti organismi, compresi gli esseri umani. Sono come le farfalle sociali della cellula, con 33 membri conosciuti che svolgono ognuno ruoli unici. Queste proteine hanno una forma caratteristica con quattro sezioni che si estendono attraverso la membrana cellulare e anse che si allungano fuori dalla cellula. Pensali come dei piccoli ponti che collegano varie proteine e strutture all'interno di una cellula.

Una delle caratteristiche chiave dei tetraspanin è la loro capacità di formare cluster con altre proteine, creando aree specializzate note come microdomini arricchiti di tetraspanin. Questi microdomini sono posti molto attivi, coinvolti in attività come aiutare le cellule a rimanere unite, muoversi e inviare segnali dentro e fuori la cellula. Sono anche le prime linee di difesa durante le infezioni da vari batteri e virus.

Tetraspanin e Infezioni Batteriche

Ricerche recenti rivelano che i tetraspanin contribuiscono a come alcuni batteri riescono ad attaccarsi e invadere le cellule. Diversi patogeni batterici noti, come Neisseria meningitidis (quello responsabile della meningite), Staphylococcus aureus (quello che può causare infezioni cutanee) ed Escherichia coli (un comune batterio intestinale), hanno dimostrato di usare i tetraspanin per entrare nelle cellule. Questi batteri non entrano così, a caso; dipendono dai tetraspanin per creare l'ambiente giusto per la loro intrusione.

L'idea generale è che i tetraspanin aiutano altri recettori sulla superficie cellulare a unirsi, facilitando così l'attacco dei batteri. Per esempio, nel caso di Staphylococcus aureus, un tetraspanin chiamato CD9 aiuta a creare una sorta di palcoscenico dove la fibronectina, una proteina che funge da collante, può legarsi ai batteri, permettendo loro di aderire e infettare le cellule.

La Meccanica dell'Aderenza Batterica

Capire come i batteri usano i tetraspanin è come risolvere un mistero. Per esempio, Neisseria meningitidis ha un modo specifico di attaccarsi alle cellule. Inizia usando piccole strutture simili a peli chiamate pili per agganciarsi ai recettori delle cellule umane, come CD147 o CD46. Questa stretta di mano iniziale è cruciale per le fasi successive dell'Infezione. Una volta attaccati, i batteri entrano in una relazione più intima con le cellule ospiti attraverso interazioni con altre proteine.

Staphylococcus aureus usa un approccio diverso, sfruttando una gamma di recettori per attaccarsi alle cellule ospiti. Si è visto che CD9 collabora con varie proteine, aiutando i batteri a restare attaccati alle cellule organizzando un sito di attacco ottimale, che è essenziale per la loro sopravvivenza.

Risultati dello Studio

I risultati hanno mostrato che quando CD9 è stato eliminato o disturbato, i batteri hanno avuto più difficoltà ad attaccarsi alle cellule. Questo ha messo in evidenza l'importanza del tetraspanin nell'aderenza batterica. Per Neisseria meningitidis, è stato scoperto che rimuovere CD9 riduceva notevolmente la capacità dei batteri di attaccarsi alle cellule ospiti. Nel frattempo, per Staphylococcus aureus, i risultati erano simili, mostrando il ruolo cruciale di CD9 in questo processo.

Interessante, i ricercatori hanno anche testato un peptide derivato da CD9, che potrebbe ridurre l'aderenza batterica quando applicato alle cellule. Questo suggerisce che disturbare la funzione di CD9 potrebbe essere un nuovo modo per combattere le infezioni batteriche, soprattutto considerando la crescente preoccupazione per la resistenza agli antibiotici.

L'Importanza delle Interazioni di CD9

Lo studio ha identificato diverse proteine note per il loro coinvolgimento nell'aderenza batterica e in altre funzioni cellulari. Tra le proteine che interagiscono con CD9 c'erano CD46 e CD147, entrambe collegate a Neisseria meningitidis, e CD44, associata a Staphylococcus aureus. Il fatto che queste interazioni differiscano in base al tipo di batterio evidenzia come specifiche proteine vengano reclutate a seconda di quali batteri stanno cercando di invadere. È come avere una lista VIP personalizzata per ogni tipo di batterio.

Cosa Significa Tutto Questo?

Capire il ruolo dei tetraspanin nell'aderenza batterica ci aiuta a capire come si verificano le infezioni a livello cellulare. Apre porte a potenziali strategie di trattamento che potrebbero prevenire i batteri dal prendere piede nelle nostre cellule e causare problemi.

C'è un lato positivo nella lotta contro la resistenza agli antibiotici, poiché mirare a CD9 e alle sue interazioni potrebbe portare a nuovi approcci terapeutici che non si basano sugli antibiotici tradizionali.

Direzioni Future e Conclusione

Le ricerche in corso sui tetraspanin e le loro interazioni con i batteri potrebbero portare a nuovi sviluppi entusiasmanti nel controllo delle infezioni e nel trattamento. Gli scienziati sono ansiosi di scoprire l'intera gamma di proteine coinvolte in questi processi e come possano essere manipolate a fini terapeutici.

Man mano che ci addentriamo nella complessità delle interazioni cellulari, scopriamo che c'è molto di più nei batteri e nelle nostre risposte immunitarie di quanto sembri. La danza tra batteri e cellule ospiti è intricata e i tetraspanin come CD9 sono attori chiave in questa performance. Comprendendo meglio queste interazioni, possiamo lavorare per strategie più efficaci per tenere lontani i batteri e mantenere la nostra salute.

In conclusione, il mondo dei tetraspanin e il loro ruolo nelle infezioni batteriche è pieno di sorprese. Chi avrebbe mai detto che piccole proteine potessero avere un impatto così significativo su come i batteri riescono a insediarsi nei nostri corpi? È un promemoria che nel mondo microscopico, anche i piccoli attori possono avere un'influenza enorme sulla nostra salute.

Fonte originale

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

Estratto: 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.

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

Ultimo aggiornamento: 2024-12-14 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.13.628358

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

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

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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