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Fimbrias P

Las fimbrias P (también conocidas como pili asociados a pielonefritis , pili P o Pap ) son apéndices fimbriales de tipo chaperona-usher (específicamente de la familia π) [1] que se encuentran en la superficie de muchas bacterias Escherichia coli . [2] Las fimbrias P se consideran uno de los factores de virulencia más importantes en E. coli uropatógena y desempeñan un papel importante en las infecciones del tracto urinario superior . [3] Las fimbrias P median la adherencia a las células huésped, un evento clave en la patogénesis de las infecciones del tracto urinario.

Estructura y expresión

Las fimbrias P son estructuras grandes y lineales que se proyectan desde la superficie de la célula bacteriana. Con longitudes de 1-2 um, los pili pueden ser más grandes que el diámetro de la propia bacteria. [4] El cuerpo principal de las fimbrias está compuesto por aproximadamente 1000 copias de la subunidad principal de la proteína fimbrial PapA, formando una varilla helicoidal. [5] La punta corta de la fimbria está formada por las subunidades PapK, PapE, PapF y la adhesina de la punta PapG, que media la unión.

Estructura de las fimbrias P

Las fimbrias se ensamblan mediante un sistema de chaperona-acomodador, y las proteínas necesarias para el ensamblaje son expresadas por el operón Pap , que se encuentra en islas de patogenicidad . Los genes del operón Pap codifican cinco proteínas estructurales (PapA, PapK, PapE, PapF y PapG), cuatro proteínas implicadas en el transporte y ensamblaje (PapD, PapH, PapC, PapJ) y dos proteínas (PapB, PapI) que regulan la expresión del operón. [6] [7]

Papel durante la infección

La adherencia a las células uroepiteliales del huésped es un paso crucial durante la infección que permite que la E. coli uropatógena colonice el tracto urinario y evita la eliminación bacteriana durante la micción. La unión de las fimbrias P a las células epiteliales está mediada por la adhesina de la punta PapG. Se han descrito cuatro alelos diferentes de PapG, que se unen a diferentes estructuras de glucolípidos en las células del huésped. En los seres humanos, especialmente las variantes papGII y papGIII han demostrado ser clínicamente relevantes.

La variante PapGII se une preferentemente al globósido (GbO4), que se encuentra abundantemente en las células epiteliales del riñón humano. PapGII desencadena una fuerte respuesta inflamatoria que conduce a daño tisular. [8] La mayoría de las cepas de E. coli que causan pielonefritis , bacteriemia de origen urinario y urosepsis producen pili P con PapGII. [9] PapGIII se une al antígeno Forssmann (GbO5) así como a isoreceptores presentes en el tracto urinario de humanos. Las cepas de E. coli que portan el gen papGIII están asociadas con infecciones del tracto urinario inferior (cistitis) y bacteriuria asintomática . Las adhesinas PapGI se unen preferentemente a la globotriaosilceramida (GbO3), mientras que los isoreceptores de PapGIV son desconocidos. E. coli que porta genes para PapGI y PapGIV rara vez se encuentran en E. coli que causan infecciones en humanos. [3] [4]

Referencias

  1. ^ Nuccio SP, et al. (2007). "Evolución de la vía de ensamblaje de chaperona/acomodador: la clasificación fimbrial se vuelve griega". Microbiology and Molecular Biology Reviews . 71 (4): 551–575. doi :10.1128/MMBR.00014-07. PMC  2168650 . PMID  18063717.
  2. ^ Rice JC, Peng T, Spence JS, Wang HQ, Goldblum RM, Corthésy B, Nowicki BJ (diciembre de 2005). "Escherichia coli pielonefrítica que expresa fimbrias P disminuye la respuesta inmunitaria del riñón del ratón". Journal of the American Society of Nephrology . 16 (12): 3583–91. doi : 10.1681/ASN.2005030243 . PMID  16236807.
  3. ^ ab Lane MC, Mobley HL (julio de 2007). "Función de la adherencia mediada por fimbrias P en la pielonefritis y la persistencia de Escherichia coli uropatógena (UPEC) en el riñón de mamíferos". Kidney International . 72 (1): 19–25. doi : 10.1038/sj.ki.5002230 . PMID  17396114.
  4. ^ ab Wullt B, Bergsten G, Samuelsson M, Svanborg C (junio de 2002). "El papel de las fimbrias P en el establecimiento de Escherichia coli y la inflamación de la mucosa en el tracto urinario humano". Revista internacional de agentes antimicrobianos . 19 (6): 522–38. doi :10.1016/S0924-8579(02)00103-6. PMID  12135844.
  5. ^ Hospenthal MK, Redzej A, Dodson K, Ukleja M, Frenz B, Rodrigues C, et al. (enero de 2016). "La estructura de un pilus de chaperona-usher revela la base molecular del desenrollado de los bastones". Cell . 164 (1–2): 269–278. doi :10.1016/j.cell.2015.11.049. PMC 4715182 . PMID  26724865. 
  6. ^ Waksman G, Hultgren SJ (noviembre de 2009). "Biología estructural de la vía chaperona-usher de la biogénesis del pilus". Nature Reviews. Microbiología . 7 (11): 765–74. doi :10.1038/nrmicro2220. PMC 3790644 . PMID  19820722. 
  7. ^ Lillington J, Geibel S, Waksman G (septiembre de 2014). "Biogénesis y adhesión de pili tipo 1 y P". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Temas generales . 1840 (9): 2783–93. doi :10.1016/j.bbagen.2014.04.021. PMID  24797039.
  8. ^ Ambite I, Butler DS, Stork C, Grönberg-Hernández J, Köves B, Zdziarski J, et al. (junio de 2019). "Las fimbrias reprograman la expresión génica del huésped: efectos divergentes de las fimbrias P y de tipo 1". PLOS Pathogens . 15 (6): e1007671. doi : 10.1371/journal.ppat.1007671 . PMC 6557620 . PMID  31181116. 
  9. ^ ab Biggel M, Xavier BB, Johnson JR, Nielsen KL, Frimodt-Møller N, Matheeussen V, et al. (noviembre de 2020). "Las islas de patogenicidad que contienen papGII adquiridas horizontalmente son la base de la aparición de linajes de Escherichia coli uropatógenos invasivos". Nature Communications . 11 (1): 5968. Bibcode :2020NatCo..11.5968B. doi :10.1038/s41467-020-19714-9. PMC 7686366 . PMID  33235212. S2CID  227167609. 
  10. ^ Johnson JR (septiembre de 1998). "Alelos papG entre cepas de Escherichia coli que causan urosepsis: asociaciones con otras características bacterianas y compromiso del huésped". Infección e inmunidad . 66 (9): 4568–71. doi :10.1128/IAI.66.9.4568-4571.1998. PMC 108561 . PMID  9712823. 
  11. ^ Johanson IM, Plos K, Marklund BI, Svanborg C (agosto de 1993). "Secuencias de ADN de Pap, papG y prsG en Escherichia coli de la flora fecal y el tracto urinario". Patogénesis microbiana . 15 (2): 121–9. doi :10.1006/mpat.1993.1062. PMID  7902954.
  12. ^ Johnson JR, Kuskowski MA, Gajewski A, Soto S, Horcajada JP, Jiménez de Anta MT, Vila J (enero de 2005). "Genotipos de virulencia extendida y antecedentes filogenéticos de aislados de Escherichia coli de pacientes con cistitis, pielonefritis o prostatitis". La revista de enfermedades infecciosas . 191 (1): 46–50. doi : 10.1086/426450 . PMID  15593002.
  13. ^ Mabbett AN, Ulett GC, Watts RE, Tree JJ, Totsika M, Ong CL, et al. (enero de 2009). "Propiedades de virulencia de la bacteriuria asintomática de Escherichia coli". Revista internacional de microbiología médica . 299 (1): 53–63. doi :10.1016/j.ijmm.2008.06.003. PMID  18706859.
  14. ^ Marrs CF, Zhang L, Foxman B (noviembre de 2005). "Infecciones del tracto urinario mediadas por Escherichia coli: ¿existen patotipos distintos de E. coli uropatógena (UPEC)?" (PDF) . FEMS Microbiology Letters . 252 (2): 183–90. doi : 10.1016/j.femsle.2005.08.028 . PMID  16165319.