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# 生物学 # 微生物学

細菌感染におけるテトラスパニンの重要な役割

テトラスパニンは細胞にバイ菌がくっつくのを手伝って、感染メカニズムに影響を与えるんだ。

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

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テトラスパニン:バイ菌の入 テトラスパニン:バイ菌の入 り口 んだ。 テトラスパニンは細菌の付着と感染に重要な
目次

テトラスパンは、多くの生物の細胞膜に存在するタンパク質のファミリーだよ、人間も含めてね。彼らは細胞の社交的な蝶みたいで、33の既知のメンバーがそれぞれユニークな役割を果たしてるんだ。このタンパク質は、細胞膜を横断する四つのセクションと、細胞の外に伸びるループがある特徴的な形をしているよ。彼らは細胞内のさまざまなタンパク質や構造をつなぐ小さな橋みたいに考えてみて。

テトラスパンのキーな特徴の一つは、他のタンパク質とクラスターを形成できる能力なんだ。これによって、テトラスパンが豊富なミクロドメインと呼ばれる特化したエリアが作られる。これらのミクロドメインは、細胞同士がくっつくのを助けたり、移動したり、細胞内外に信号を送ったりする活動に関与してる忙しい場所なんだ。様々な細菌やウイルスの感染時には、最前線でもあるよ。

テトラスパンと細菌感染

最近の研究で、テトラスパンが特定の細菌が細胞にくっついて侵入するのに貢献してることがわかったんだ。特に悪名高い細菌病原体、例えば髄膜炎の原因となる髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)、皮膚感染症を引き起こすことがある黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、そして一般的な腸内細菌の大腸菌(Escherichia coli)なんかが、細胞に入るためにテトラスパンを利用してることが示されてる。これらの細菌は、ただ入ってくるわけじゃなくて、侵入のための適切な環境を整えるためにテトラスパンに頼ってるんだ。

一般的には、テトラスパンが細胞表面の他の受容体を集めるのを助けて、細菌がくっつきやすくするってこと。例えば、黄色ブドウ球菌の場合、CD9というテトラスパンがフィブロネクチンという、接着剤のように働くタンパク質が細菌にくっつくための舞台を作る手助けをして、細胞に付着して感染することを可能にしてるんだ。

細菌の定着メカニズム

細菌がテトラスパンを利用する仕組みを理解するのは、謎解きをするようなものなんだ。例えば、髄膜炎菌は細胞にくっつく特有の方法を持ってるんだ。まず、ピリ(pilus)という小さな毛みたいな構造を使って、人間の細胞受容体(CD147やCD46など)に引っかかるんだ。この最初のハンドシェイクは、感染の後の段階にとって重要なんだ。くっついたら、細菌は他のタンパク質との相互作用を通じて宿主の細胞ともっと親密な関係になるんだ。

一方、黄色ブドウ球菌は、宿主の細胞にくっつくために色々な受容体を使う違ったアプローチを取るんだ。CD9はいろんなタンパク質と一緒に働いて、細菌が細胞にくっつくための最適な付着サイトを整えるのを手助けしてるんだ、これは彼らの生存にとって重要なんだ。

研究のハイライト

テトラスパンの役割を探る研究では、研究者たちは近接ラベリングという技術を使ってCD9が上皮細胞上の他のタンパク質とどのように相互作用するかを理解したんだ。CD9に特別なマーカーを付けることで、細菌感染中にどのタンパク質と一緒にいるかを追跡できたんだ。

このアプローチによって、細菌感染時にタンパク質間の相互作用がどのように変化するかを観察できたんだ。実際、CD9はこのプロセスに必要な他のタンパク質を整理することで、細菌が細胞にくっつくのを促進することがわかったんだ。研究者たちは、特定の細菌が異なる相互作用のセットを引き起こすことができることを発見し、テトラスパンのミクロドメインがかなりダイナミックで環境に応じて反応することを示唆したんだ。

研究の結果

結果によると、CD9がノックアウトまたは破壊された場合、細菌は細胞にくっつくのが難しくなったんだ。これが細菌の定着におけるテトラスパンの重要性を強調してる。髄膜炎菌に関しては、CD9を取り除くことで、細菌が宿主の細胞に付着する能力が大幅に低下したことがわかった。一方で、黄色ブドウ球菌においても同様の結果が得られ、CD9がこのプロセスを促進する重要な役割を果たしていることが示されたんだ。

興味深いことに、研究者たちはCD9から派生したペプチドをテストしたんだけど、これは細胞に適用すると細菌の付着を減少させることができたんだ。これが示唆するのは、CD9の機能を分解することで、特に抗生物質耐性への懸念が高まる中で、細菌感染と戦う新たな方法となる可能性があるってことだよ。

CD9相互作用の重要性

研究では、細菌の定着や他の細胞機能に関与するいくつかのタンパク質が特定されたんだ。CD9と相互作用するタンパク質には、髄膜炎菌に関連するCD46やCD147、黄色ブドウ球菌に関連するCD44などがあったんだ。これらの相互作用が細菌の種類に基づいて異なることは、どの細菌が侵入しようとしているかによって、特定のタンパク質がリクルートされることを強調してるんだ。まるで各種細菌のためのカスタムVIPリストがある感じだね。

これってどういうこと?

テトラスパンの細菌定着における役割を理解することは、感染が細胞レベルでどう起こるかを把握する助けになるんだ。それは、細菌が私たちの細胞にくっついてトラブルを引き起こすのを防ぐ可能性のある治療戦略への扉を開くんだ。

抗生物質耐性との戦いには明るい側面があって、CD9やその相互作用をターゲットにすることで、従来の抗生物質に頼らない新しい治療アプローチが生まれるかもしれないよ。

今後の方向性と結論

テトラスパンと細菌との相互作用に関する研究は、感染制御や治療において新しい発展につながる可能性があるんだ。科学者たちは、このプロセスに関与するタンパク質の全範囲を明らかにし、それを治療目的で操作できる方法を見つけたいと考えているんだ。

細胞間相互作用の複雑さを深く探求することで、細菌と私たちの免疫反応について、目には見えないもっと多くのことがあることを学ぶんだ。細菌と宿主細胞の間のダンスは複雑で、CD9のようなテトラスパンがこのパフォーマンスの重要なプレーヤーなんだ。これらの相互作用をよりよく理解することで、細菌を寄せ付けないためのより効果的な戦略を進めていけるんだ。

結論として、テトラスパンの世界と細菌感染における役割は驚きに満ちているんだ。小さなタンパク質が細菌が私たちの体に足を踏み入れるかどうかにこれほど大きな影響を与えるなんて、誰が想像しただろう?それは、微小な世界では最小のプレーヤーが私たちの健康に大きな影響を与えることを思い出させてくれるね。

オリジナルソース

タイトル: Dynamics of the CD9 interactome during bacterial infection of epithelial cells by proximity labelling proteomics

概要: 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.

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

最終更新: 2024-12-14 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.13.628358

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

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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