Informatie

8.10A: Chlamydiae - Biologie


Chlamydiae zijn een bacteriële stam en klasse waarvan de leden obligate intracellulaire pathogenen zijn.

leerdoelen

  • Bespreek het bewijs dat Chlamydiae ondersteunt als een unieke bacteriële evolutionaire groep

Belangrijkste punten

  • Chlamydiae repliceren in de gastheercellen en worden intracellulair genoemd.
  • De meeste intracellulaire chlamydiae bevinden zich in een inclusielichaam of vacuole.
  • Chlamydiae is een unieke bacteriële evolutionaire groep die ongeveer een miljard jaar geleden van andere bacteriën is gescheiden. Het valt in de clade Planctobacteria in de grotere clade Gracilicutes.
  • Chlamydia-infectie is een veel voorkomende seksueel overdraagbare aandoening (soa) bij mensen die wordt veroorzaakt door de bacterie Chlamydia trachomatis.

Sleutelbegrippen

  • chlamydiae: Chlamydiae is een bacteriële stam en klasse waarvan de leden obligate intracellulaire pathogenen zijn.
  • opname lichaam: Inclusion bodies zijn nucleaire of cytoplasmatische aggregaten van kleurbare stoffen, meestal eiwitten.

Chlamydiae zijn een bacteriële stam en klasse waarvan de leden obligate intracellulaire pathogenen zijn. Veel chlamydiae bestaan ​​naast elkaar in een asymptomatische toestand binnen specifieke gastheren. Er wordt algemeen aangenomen dat deze gastheren een natuurlijk reservoir vormen voor deze soorten. Alle bekende chlamydia groeien alleen door eukaryote gastheercellen te infecteren. Ze zijn net zo klein of kleiner dan veel virussen.

Chlamydiae repliceren in de gastheercellen en worden intracellulair genoemd. De meeste intracellulaire chlamydiae bevinden zich in een inclusielichaam of vacuole. Buiten cellen overleven ze alleen als een extracellulaire infectieuze vorm. Chlamydiae kunnen alleen groeien waar hun gastheercellen groeien. Daarom kunnen chlamydiae niet worden vermeerderd in bacteriële kweekmedia in het klinische laboratorium. Chlamydiae worden het meest succesvol geïsoleerd terwijl ze zich nog in hun gastheercel bevinden.

Chlamydiae is een unieke bacteriële evolutionaire groep die ongeveer een miljard jaar geleden van andere bacteriën is gescheiden. Cavalier-Smith heeft gepostuleerd dat de Chlamydiae vallen in de clade Planctobacteriën in de grotere clade Gracilicutes. De soorten uit deze groep kunnen worden onderscheiden van alle andere bacteriën door de aanwezigheid van geconserveerde indels in een aantal eiwitten zoals RNA-polymerase alfa-subeenheid, Gyrase B, Elongation factor-Tu en Elongation factor-P, en door grote aantallen kenmerkende eiwitten die uniek aanwezig zijn in verschillende chlamydiae-soorten. Er zijn verschillende rapporten over de vraag of Chlamydiae verband houdt met Planctomycetales of Spirochaetes. Genoomsequencing geeft echter aan dat 11% van de genen in Candidatus Protochlamydia amoebophila UWE25 en 4% in Chlamydiaceae het meest lijken op chloroplast-, plant- en cyanobacteriële genen. Fylogenie en gedeelde aanwezigheid van geconserveerde indels in eiwitten zoals RNA-polymerase Beta-subeenheid en lysyl-tRNA-synthetase geven aan dat Verrucomicrobia de naaste vrijlevende verwanten zijn van deze parasitaire organismen.

Er zijn drie beschreven soorten chlamydiae die mensen vaak infecteren:

1. Chlamydia trachomatis, die de oogziekte trachoom en de seksueel overdraagbare infectie chlamydia veroorzaakt.

2. Chlamydia pneumoniae, die een vorm van longontsteking veroorzaakt.

3. Chlamydia psittaci, die psittacose veroorzaakt.

Chlamydia-infectie is een veel voorkomende seksueel overdraagbare aandoening (soa) bij mensen die wordt veroorzaakt door de bacterie Chlamydia trachomatis. De term Chlamydia-infectie kan ook verwijzen naar infectie veroorzaakt door een soort die behoort tot de bacteriefamilie Chlamydiaceae. C. trachomatis wordt alleen bij mensen gevonden. Chlamydia is tegenwoordig een belangrijke oorzaak van blindheid, vooral in ontwikkelingslanden.

Risicofactoren zijn onder meer een voorgeschiedenis van chlamydia of andere seksueel overdraagbare aandoeningen, nieuwe of meerdere seksuele partners en inconsistent condoomgebruik. trachomatis-infectie kan effectief worden genezen met antibiotica zodra het is ontdekt. De huidige richtlijnen bevelen aan: azithromycine, doxycycline, erytromycine of ofloxacine. Middelen die worden aanbevolen voor zwangere vrouwen zijn onder meer erytromycine of amoxicilline.


Evolutionaire celbiologie van delingsmodus in de bacterie Planctomyceten- Verrucomicrobië- Chlamydiae superphylum

Bacteriën uit de Planctomyceten, Verrucomicrobië, en Chlamydiae (PVC) superphylum zijn uitzonderingen op de anders dominante wijze van deling door binaire splitsing, die is gebaseerd op de interactie tussen het FtsZ-eiwit en de peptidoglycan (PG) biosynthesemachinerie. Sommige PVC-bacteriën zijn verstoken van het FtsZ-eiwit en er werd ook gedacht dat ze geen PG hadden. Hoe deze bacteriën zich verdelen, is nog steeds een van de grootste mysteries van de microbiologie. De aanwezigheid van PG is onlangs onthuld in Planctomyceten en Chlamydiae, en van eiwitten die verband houden met PG-synthese is aangetoond dat ze betrokken zijn bij het delingsproces in Chlamydiae, waardoor belangrijke inzichten worden verkregen in de verdelingsmechanismen van PVC. Hier bekijken we het historische gebrek aan observatie van PG in PVC-bacteriën, de recente detectie ervan in twee phyla en de betrokkenheid bij chlamydiale celdeling. Op basis van de detectie van PG-gerelateerde eiwitten in PVC-proteomen, beschouwen we de mogelijke evolutie van de diverse delingsmechanismen in deze bacteriën. We besluiten met een samenvatting van wat bekend is en wat nog moet worden begrepen over de evolutionaire celbiologie van PVC-delingsmodi.

trefwoorden: PVC superphylum ontluikende celdeling dcw cluster ftsZ peptidoglycan.


Bewijs voor horizontale genoverdracht tussen Chlamydophila pneumoniae en Chlamydia faag

Chlamydia-infecterende bacteriofagen, leden van de Microviridae familie, in het bijzonder de Gokushovirinae subfamilie, zijn kleine (4,5-5 kb) enkelstrengs cirkels met 8-10 open leesframes vergelijkbaar met E coli faag ϕX174. Met behulp van sequentie-informatie gevonden in GenBank, onderzochten we verwante genen in Chlamydophila pneumoniae en Chlamydia-infecterende bacteriofagen. De 5 volledig gesequenced C. pneumoniae stammen bevatten een gen dat ortholoog is aan een faaggen geannoteerd als het vermeende replicatie-initiatie-eiwit (PRIP, ook wel VP4) genoemd, dat niet wordt gevonden in andere leden van de Chlamydiaceae familie tot op heden gesequenced. De C. pneumoniae stam die koala's infecteert, LPCoLN, bevat bovendien een ander gebied dat ortholoog is aan faagsequenties die zijn afgeleid van het minder belangrijke capside-eiwitgen, VP3. Fylogenetisch zijn de faag-PRIP-sequenties diverser dan de bacteriële PRIP-sequenties, desalniettemin clusteren de bacteriële sequenties en de faagsequenties elk in hun eigen clade. Eindelijk vonden we bewijs voor een ander Microviridae faag-gerelateerd gen, het belangrijkste capside-eiwitgen, VP1 in een aantal andere bacteriesoorten en 2 eukaryoten, de bosaardbei en een nematode. We vinden dus aanzienlijk bewijs voor DNA-sequenties die verband houden met genen die worden gevonden in bacteriofagen van de Microviridae familie niet alleen in een verscheidenheid aan prokaryotische maar ook eukaryote soorten.

trefwoorden: gokushovirinae horizontale genoverdracht microviridae vermoedelijke replicatie-initiatie-eiwit (PRIP).

Figuren

Vergelijking tussen Chlamydia-bacteriofagen. (…

Vergelijking tussen Chlamydia-bacteriofagen. ( EEN ) Matrix afgeleid van SPIER-analyse van...

Fylogenetische analyse van de 11 ...

Fylogenetische analyse van de 11 PRIP-eiwitten. De evolutionaire geschiedenis werd afgeleid door...

Vergelijking van de 5 C.…

Vergelijking van de 5 C. pneumoniae stammen in de regio met de PRIP...


Perforin-2 beperkt de groei van Chlamydia trachomatis in macrofagen

Fig 1 Perforin-2 remt de intracellulaire proliferatie van C. trachomatis in macrofagen. BV2-cellen werden getransfecteerd met perforine-2-specifiek siRNA of vervormd siRNA als negatieve controle. Kweken werden geïnfecteerd met C. trachomatis L2 bij een MOI van 0,5 ongeveer 24 uur na transfectie en 24 uur na infectie onderzocht of geoogst. (A) Culturen werden verwerkt voor analyse via indirecte immunofluorescentietest door te sonderen met anti-chlamydia-antilichamen. De pijl geeft het vergrote gebied in paneel A aan. Bar = 5 m. (B) Hele kweekmateriaal van met scrambled-siRNA of perforine-2 (P-2) met siRNA behandelde cellen werd onderzocht via immunoblot-assay met anti-perforin-2 of anti-β-actine-antilichaam als laadcontrole. (C) Gegevens voor het aantal nakomelingen worden weergegeven als gemiddelden ± standaarddeviaties van drievoudige monsters en een student t test werd gebruikt om de statistische significantie van verschillen te beoordelen (** P < 0,002). (D) Gegevens voor invasie-efficiëntie worden gepresenteerd als gemiddelde percentages bacteriën (N = 100 in drievoudige culturen) geïnternaliseerd ± standaarddeviaties. Een student t test gaf geen significant verschil (NS). Fig 2 Perforin-2 remt de groei van meerdere Chlamydia-serovars en soorten. BV2 (behandeld met scrambled siRNA of perforine-2 siRNA) en HeLa-cellen werden geïnfecteerd met dezelfde entstof die C. muridarum of C. trachomatis serovar L2, D of B bevat. Culturen werden gefixeerd en gekleurd om chlamydia-insluitsels zichtbaar te maken via indirecte immunofluorescentie-assays (A tot C) of geoogst voor telling van nageslacht chlamydiae (D). (A) Representatieve immunofluorescentiemicrofoto's van Chlamydia-insluitsels (rood) in BV2-cellen die zijn behandeld met perforine-2-specifiek siRNA. Gastheercelkernen worden ook getoond (blauw). Bar = 5 m. (B) Inclusietellingen tijdens primaire infecties worden gerapporteerd als de percentages van volwassen insluitsels die zijn gedetecteerd in BV2-cellen in vergelijking met die in equivalent geïnfecteerde HeLa-cellen. (C) Gebieden van representatieve insluitsels werden gemeten en uitgezet met respectieve gemiddelden en standaarddeviaties getoond. Eenrichtings-ANOVA werd gebruikt om de statistische significantie te berekenen van verschillen in oppervlaktemetingen van die van HeLa-controlecellen (****, P < 0,0001 ***, P < 0,0003 **, P < 0,0051). (D) Nakomelingeninclusietellingen worden gerapporteerd als de percentages van volwassen insluitsels die zijn gedetecteerd in BV2-cellen in vergelijking met die in equivalent geïnfecteerde HeLa-cellen. Fig 3 Elektronenmicroscopisch bewijs van intacte insluitsels in met perforine-2 siRNA behandelde cellen. BV2-cellen werden getransfecteerd met gecodeerd siRNA of perforine-2-specifiek siRNA en 24 uur later geïnfecteerd met C. trachomatis L2 bij een MOI van 1. HeLa-cellen werden ook geïnfecteerd als controle. Kweken werden 24 uur na infectie verwerkt voor TEM-analyse. Alle afbeeldingen zijn verkregen met een vergroting van × 7.900 en representatieve microfoto's worden getoond voor HeLa-cellen (A) of BV2-cellen die (B) missen of (C) perforine-2 bevatten. (C) Pijlen geven typische Chlamydia-bevattende vacuolen aan die zijn gedetecteerd in met scrambled-siRNA behandelde cellen. De zwarte pijl geeft het vergrote gebied aan dat wordt weergegeven in paneel D. Fig. 4 Chlamydia-infectie induceert perforine-2-expressie in macrofagen. Parallelle BV2-culturen werden schijngeïnfecteerd (M) of geïnfecteerd met C. trachomatis (L2) met een MOI van 1, en eiwit (A) of RNA (B) van de hele cultuur werd geoogst op 2, 6, 12 en 24 uur na infectie . (A) Endogeen perforine-2 werd gedetecteerd in immunoblot-assays met perforine-2-specifieke antilichamen en IDO en β-actine werden gevisualiseerd als controles. (B) Berichtniveaus werden geëvalueerd door kwantitatieve PCR van cDNA. Het perforine-2-berichtniveau werd genormaliseerd naar het GAPDH-signaal, en N-voudige verandering is relatief ten opzichte van een schijnbehandelde controle. Student's t test werd gebruikt om de statistische significantie te evalueren van verschillen op elk tijdstip tussen drievoudige mock- en Chlamydia-geïnfecteerde monsters (*, P < 0,01 **, P < 0,001 ***, P < 0,0001). Fig. 5 Perforine-2-expressie in met C. trachomatis geïnfecteerde HeLa-cellen. (A) HeLa-cellen werden schijnbehandeld, 24 uur geïnfecteerd met C. trachomatis (L2) of 15 uur behandeld met 10 U/ml IFN-γ of HK-chlamydiae. Immunoblot-assays van materiaal van de hele cultuur werden onderzocht met antilichamen die specifiek zijn voor endogeen perforine-2 (P-2) of β-actine als laadcontrole. (B) HeLa-cellen waren nep-geïnfecteerd of geïnfecteerd met een MOI van 1 met C. trachomatis L2. Kweken werden 24 uur na infectie aangevuld met 10 U/ml IFN-γ met of zonder 200 g/ml chlooramfenicol (Cm). Het eiwit uit de hele cultuur werd 15 uur later geoogst. Endogeen perforine-2 werd gedetecteerd in immunoblot-assays en IDO en β-actine werden gevisualiseerd als controles. (C) Kwantitatieve PCR van cDNA werd uitgevoerd om berichtniveaus te bepalen in culturen die werden behandeld zoals beschreven voor panel B. Het perforine-2 (P2) berichtniveau werd genormaliseerd naar het parallelle GAPDH-signaal, en N-fold verandering wordt vergeleken met de juiste mock-geïnfecteerde controle. Gegevens worden weergegeven als gemiddelden ± standaarddeviaties van monsters in drievoud (*, P < 0,01). Fig. 6 Ectopische expressie van perforine-2 in HeLa-cellen onderdrukt de groei van chlamydia. HeLa-cellen werden getransfecteerd met plasmiden die coderen voor RFP of RFP-perforin-2 en 6 uur later geïnfecteerd met C. trachomatis L2. Een inactieve versie van perforine-2 met een K→Q-mutatie [RFP-P2 (K/Q)] werd opgenomen als een aanvullende negatieve controle. 24 uur na infectie werden parallelle kweken gefixeerd en gekleurd en werden inclusiegebieden berekend (A) of werden cellen geoogst voor IFU-telling van nakomelingen (B). Eenrichtings-ANOVA werd gebruikt om de statistische significantie te berekenen van verschillen in oppervlaktemetingen van de RFP-controle (****, P < 0,0001) of verschillen in het aantal nakomelingen van de RFP-controle (*, P < 0,01). wt, wildtype. Fig 7 Lokalisatie van perforine-2 tijdens chlamydia-infectie. HeLa-cellen werden 6 uur voorafgaand aan infectie getransfecteerd met RFP en een inactieve versie van perforine-2 met een K → Q-mutatie [RFP-P2 (K/Q)]. Parallelle kweken werden ook 6 of 24 uur (laat) vóór infectie getransfecteerd met perforine-2-RFP (RFP-P2). C. trachomatis L2 werd gebruikt om cellen te geïnfecteerd met een MOI van 1, en kweken werden 24 uur na infectie gefixeerd en gekleurd met Chlamydia-specifieke antilichamen. RFP-bevattende eiwitten (rood) worden weergegeven met chlamydiae (groen), en de randachtige lokalisatie van perforine-2-RFP en perforine-2 (K/Q)-RFP wordt aangegeven met pijlen. Bar = 5 m. MOMP, belangrijk buitenmembraaneiwit.