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クラミジアの複雑な細胞侵入戦略が明らかにされた

研究が、クラミジアがTarpを使って宿主細胞のプロセスをどのように操作するかを明らかにした。

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クラミジア・トラコマティスは、細胞の中でしか生きられないバイ菌で、いろんな健康問題を引き起こすことで知られてる。これが世界中で失明を引き起こす感染症の主な原因で、アメリカでは一番多い性感染症(STI)なんだ。毎年、新しいクラミジア感染者の数が増え続けてるから、これは大きな公衆衛生の問題になってる。こんなに一般的なのに、科学者たちはクラミジアが宿主に感染する方法をまだ解明しようとしてる。

クラミジアが宿主細胞に侵入する方法

クラミジア感染の最初のステップは、宿主細胞の表面にくっつくことなんだ。その後、特定のタンパク質を注入するんだけど、これをエフェクターって呼ぶんだ。タイプIII分泌系(T3SS)っていう特別なシステムを使ってね。これらの初期エフェクターは、クラミジアが宿主細胞に入りやすくするのを助ける。主なエフェクターの一つはタープ(Tarp)って呼ばれてて、侵入成功にはめちゃくちゃ重要なんだ。

タープは、宿主細胞の中のアクチンを操作するのを助ける。アクチンは細胞の構造や動きを維持するのに役立つタンパク質で、タープがあるとアクチンフィラメントの形成を促して、クラミジアがもっと簡単に中に入れるようになる。他のエフェクター、TmeAやTmeBもタープと一緒に侵入プロセスをサポートしてる。

タープの構造の役割

タープは約1000個のアミノ酸からできてて、N末端とC末端っていう部分がある。C末端はアクチンに影響を与える能力を持ってて、N末端には宿主細胞の中にいるときに修飾できるタンパク質の繰り返しがある。N末端がどうクラミジアの感染能力に寄与してるかはまだよくわかってないけど、さまざまな細胞の反応を引き起こすことは明らかだ。

タープ機能を調べるためのショウジョウバエの利用

タープがどう働くかをもっとよく理解するために、研究者たちはショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)をモデルとして使ってる。タープ遺伝子をバエに入れることで、実際の感染の文脈外でその影響を特定できるんだ。このアプローチのおかげで、タープの機能をもっと正確に観察できる。研究者たちは、タープの活動がバエモデルでも見られることが確認できたんだ。

N-Tarpの新しい機能の発見

最近の研究で、タープのN末端部分がヒッポ経路っていう特定のシグナル伝達経路に影響を与える可能性があることがわかった。この経路は細胞の成長とサイズを制御するのに重要なんだ。ショウジョウバエにN-Tarpを発現させると、発展中の羽のサイズに変化が見られて、N-Tarpが細胞成長を抑える正常なシグナルを妨げる可能性があることを示した。

ヒッポ経路は細胞分裂を制御して、臓器が正しいサイズに成長することを保証してる。この経路が正常に機能していないと、過剰な成長や小さすぎる成長につながることがある。ショウジョウバエの羽の円盤でN-Tarpを発現させると、羽が大きく成長することがわかって、N-Tarpとヒッポ経路の明確な関係が示された。

N-Tarpが羽の成長に与える影響を調べる

研究者たちがN-Tarpを発現させた成虫の羽を調べると、ほとんどのバエは膨らまないしわしわの羽を持っていることがわかった。これは驚きで、通常は大きな組織成長があると、羽は平らでしっかりとした形になるからだ。これは、N-Tarpによる過剰成長が羽の正常な発達を妨げる可能性があることを示唆してる。

これを証明するために、科学者たちは羽の中でN-Tarpの発現場所を制限する別の方法を使った。この調整により、羽の膨張に干渉せずに大きな羽を成長させることができた。結果はもっと明確で、N-Tarpが特定のエリアに制限されたとき、その羽は他のバエと比べて正常に成長できたんだ。

N-Tarpの効果のメカニズムを評価する

研究者たちは、N-Tarpがヒッポ経路をどう変えたのかを理解したいと思った。彼らは、この経路によって通常調整される遺伝子の発現を測定したんだけど、N-Tarpがあったとき、成長に関連する特定の遺伝子の発現が劇的に増加した。この観察は、N-Tarpがヒッポ経路を直接影響して、細胞の成長とサイズ調整の正常なバランスを変えていることを確認した。

ヒッポ経路は細胞を過剰成長や潜在的な癌から守る重要な役割を持ってるから、N-Tarpがその活動をどのように変えるかを理解することで、クラミジアが宿主の中でどのように生き残り、繁栄するかの洞察を得られるかもしれない。

他のタンパク質との関連を調査する

N-Tarpの効果を逆転させることができるかを見るために、科学者たちは他の方法を使ってヒッポ経路を妨げると、N-Tarpによって引き起こされたしわしわの羽の問題が緩和されるかを検証した。シグナル伝達経路の変更は羽の形が改善される結果を示し、N-Tarpが主にヒッポ経路を通じて成長とサイズに影響を与えることを示してる。

これらの結果は、N-Tarpがヒッポ経路に影響を与える能力が、クラミジアが宿主環境を操作して生き残るための重要な方法である可能性があることを示唆してる。

結論:クラミジアの戦略についての新たな洞察

ショウジョウバエでの研究は、クラミジアが宿主細胞とどのように相互作用するかについて、感染を引き起こすだけではない貴重な情報を提供してる。タープのN末端領域が、特にヒッポ経路を変える上で重要な役割を果たしていることを示してる。この操作がクラミジアが宿主内で生存し続けるために重要な細胞生存を確保する助けになるかもしれない。

これらのメカニズムを理解することで、一部の病原体が宿主の防御をどのように抵抗できるかが明らかになり、クラミジアによって引き起こされる感染の治療や予防のための新しい戦略につながるかもしれない。この研究は、病原体と宿主の複雑な相互作用を認識する上で重要なステップを示していて、より良い健康ソリューションを開発するためにこれらのつながりを研究する重要性を強調してる。

オリジナルソース

タイトル: The N-terminus of the Chlamydia trachomatis effector Tarp engages the host Hippo pathway

概要: Chlamydia trachomatis is an obligate, intracellular Gram-negative bacteria and the leading bacterial STI in the United States. Chlamydias developmental cycle involves host cell entry, replication within a parasitophorous vacuole called an inclusion, and induction of host cell lysis to release new infectious particles. During development, Chlamydia manipulates the host cell biology using various secreted bacterial effectors. The early effector Tarp is important for Chlamydia entry via its well-characterized C-terminal region which can polymerize and bundle F-actin. In contrast, not much is known about the function of Tarps N-terminus (N-Tarp), though this N-terminal region is present in many Chlamydia species. To address this, we use Drosophila melanogaster as an in vivo cell biology platform to study N-Tarp-host interactions. Drosophila development is well-characterized such that developmental phenotypes can be traced back to the perturbed molecular pathway. Transgenic expression of N-Tarp in Drosophila tissues results in phenotypes consistent with altered host Hippo signaling. The Salvador-Warts-Hippo pathway is a conserved signaling cascade that regulates host cell proliferation and survival during normal animal development. We studied N-Tarp function in larval imaginal wing discs, which are sensitive to perturbations in Hippo signaling. N-Tarp causes wing disc overgrowth and a concomitant increase in adult wing size, phenocopying overexpression of the Hippo co-activator Yorkie. N-Tarp also causes upregulation of Hippo target genes. Last, N-Tarp-induced phenotypes can be rescued by reducing the levels of Yorkie, or the Hippo target genes CycE and Diap1. Thus, we provide the first evidence that the N-terminal region of the Chlamydia effector Tarp is sufficient to alter host Hippo signaling and acts upstream of the co-activator Yorkie. Chlamydia alters host cell apoptosis during infection, though the exact mechanism remains unknown. Our findings implicate the N-terminal region of Tarp as a way to manipulate the host Hippo signaling pathway, which directly influences cell survival. Author SummaryChlamydia-infected cells are known to be resistant to apoptotic cues, facilitating the successful completion of its infectious cycle. The exact molecular mechanism of apoptosis inhibition is unknown and the search for secreted effectors that mediate this is ongoing. We developed Drosophila melanogaster as a platform to study Chlamydia effector function in vivo without the confounding influence of actual infection. Genetic tools make it easy to generate transgenic flies and express bacterial effectors of interest in any tissue, allowing for discovery of new function based on observed developmental phenotypes. Using this platform, we showed that the N-terminal region of the early effector Tarp intersects with the host Hippo pathway, causing upregulation of Hippo target genes. Interestingly, the Hippo pathway directly controls the expression of potent inhibitors of apoptosis (IAPs). Our findings support a possible link between a secreted effector, Tarp and its N-terminal region, and the Hippo pathway to block apoptosis during infection.

著者: George F Aranjuez, O. Patel, D. Patel, T. J. Jewett

最終更新: 2024-09-12 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.12.612603

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.12.612603.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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