Badania nad patogennością bakterii
Streptococcus pneumoniae jest ważnym patogenem człowieka, który może występować u blisko 60% populacji nie dając wyraźnych objawów. Bakteria może jednak stać się patogenna, uzyskać dostęp do krwiobiegu i wywołać zapalenie opon mózgowych lub zapalenie płuc. W tym celu S. pneumoniae uruchamia ekspresję określonych czynników wirulencji, takich jak pneumolizyna, która jest dobrze scharakteryzowaną toksyną. Pneumolizynę koduje gen ply, który ma bardzo zachowawczą sekwencję wśród różnych izolatów klinicznych. Przy wysokich stężeniach pneumolizyna prowadzi do powstawania otworów w błonie komórkowej i rozrywania zakażonych komórek, natomiast przy niskich stężeniach wywołuje stan zapalny. Paradoksalnie pneumolizyna jest wytwarzana wewnątrz komórki bakteryjnej i może dotrzeć do komórki gospodarza dopiero, gdy bakteria ulegnie lizie. Jeśli jednak wszystkie bakterie uległyby lizie, ich populacja nie mogłaby się namnażać, musi więc istnieć mechanizm regulujący uwalnianie pneumolizyny. Niedawno uzyskane dane sugerują, że tylko część populacji bakteryjnej ulega lizie dzięki współpracy prowadzącej do samozniszczenia. W ramach finansowanego przez UE projektu "Regulation of pneumolysin in the human pathogen Streptococcus pneumoniae: A single cell approach" (PNEUMO-CELL) pracowano nad narzędziem analitycznym do badania mechanizmu współpracy prowadzącej do samozniszczenia u dwoinek S. pneumoniae. W tym kontekście naukowcy opracowali białka fluorescencyjne, oznaczenia cytometrii przepływowej i protokoły mikroskopii ukazującej zmiany w czasie w celu wizualizacji dwoinek S. pneumoniae na poziomie pojedynczej komórki. Odkryli, że pneumolizyna jest wytwarzana przez wszystkie komórki w populacji bakteryjnej. Korzystając z mikroskopii ukazującej zmiany w czasie zaobserwowali, że pneumolizyna przyłącza się do ścian komórkowych i jej wytwarzanie nasila się bezpośrednio przed lizą komórki. To wskazuje, że zjawisko współpracy prowadzącej do samozniszczenia może częściowo obejmować regulację transkrypcji genu ply. Oprócz zlokalizowania promotora operonu obejmującego pięć genów, w tym ply, naukowcy zidentyfikowali też pięć genów o możliwym udziale w regulacji transkrypcji genu ply. Podsumowując, wyniki projektu PNEUMO-CELL dostarczyły ważnych danych na temat mechanizmów molekularnych regulujących wytwarzanie będącej toksyną pneumolizyny. Zrozumienie mechanizmu patogenności mikroorganizmów niewątpliwie umożliwi ich skuteczną eradykację.
Słowa kluczowe
Streptococcus pneumonia, pneumolizyna, gen ply, współpraca prowadząca do samozniszczenia