Условно-патогенные бактерии Serratia proteamaculans регулируют интенсивность своей инвазии, увеличивая экспрессию поверхностных рецепторов клетки-хозяина

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Бактерии Serratia proteamaculans способны проникать в клетки эукариот. Одним из факторов вирулентности этих бактерий является поверхностный белок бактерий OmpX, увеличивающий адгезию бактерий к поверхности клеток. Кроме того, при заражении бактериями этот поверхностный белок увеличивает в клетках-хозяина экспрессию рецептора ЭФР и β1-интегрина, вовлеченных в инвазию S. proteamaculans. С другой стороны, S. proteamaculans увеличивают экспрессию и гена Е-кадгерина. Задача настоящей работы заключалась в том, чтобы определить, может ли OmpX регулировать экспрессию гена Е-кадгерина, и сравнить влияние бактерий на разных стадиях их роста на экспрессию рецепторов клеток карцином, содержащих разное количество рецепторов, участвующих в инвазии. На первом этапе работы мы показали, что OmpX увеличивает экспрессию генов не только рецептора ЭФР и интегрина β1, но и Е-кадгерина, опосредующего инвазию S. proteamaculans. Поэтому в этой работе бактерии использовали после 24-часового роста, когда они еще не синтезируют расщепляющую OmpX протеазу протеализин, и через 48 ч роста, когда в экстрактах бактерий детектируется активный протеализин. Бактерии через 24 и 48 ч роста вызывают увеличение экспрессии рецептора ЭФР, Е-кадгерина, β1- и α5-субъединиц интегрина в клетках карцином M-HeLa, A549 и Caco-2, а также в фибробластах кожи DF-2. Степень увеличения экспрессии рецепторов зависит от свойств клеточной линии и стадии роста бактерий, а динамика увеличения экспрессии схожа только для генов рецептора ЭФР и интегрина β1. При этом чем больше экспрессия генов рецептора ЭФР и интегрина β1 (в зависимости от стадии роста бактерий), тем сильнее инвазия. Анализ количества рецепторов привел к заключению, что увеличение экспрессии генов рецептора ЭФР и интегрина β1 в клетках может быть необходимо для восполнения пула рецепторов, которые перемещаются от мембраны в цитоплазму клетки хозяина при заражении. Таким образом, в результате контакта белка OmpX с клеткой-хозяином происходит накопление рецепторов, вовлеченных в инвазию бактерий S. proteamaculans. При этом именно увеличение экспрессии генов рецептора ЭФР и β1-интегрина определяет чувствительность зараженных клеток к S. proteamaculans.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. А. Цаплина

Институт цитологии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: olga566@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург, 194064

Список литературы

  1. Цаплина О. 2018. Участие поверхностного белка Serratia proteamaculans OmpX в адгезии бактерий к клеткам эукариот. Цитология. Т. 60. № 10. С. 817. (Tsaplina O. 2018. Participation of Serratia proteamaculans ompX in bacterial adhesion on eukaryotic cells. Tsitologiia. V. 60. No. 10. P. 817.)
  2. Berson Y., Khaitlina S., Tsaplina O. 2023. Involvement of lipid rafts in the invasion of opportunistic bacteria Serratia into Eukaryotic Cells. Int J. Mol. Sci. V. 24. P. 9029.
  3. Bollet C., Grimont P., Gainnier M., Geissler A., Sainty J. M., De Micco P. 1993. Fatal pneumonia due to Serratia proteamaculans subsp. quinovora. J. Clin. Microbiol. V. 31. P. 444.
  4. Bozhokina E. S., Tsaplina O. A., Efremova T. N., Kever L. V., Demidyuk I. V., Kostrov S. V., Adam T., Komissarchik Y. Y., Khaitlina S. Y. 2011. Bacterial invasion of eukaryotic cells can be mediated by actin-hydrolysing metalloproteases grimelysin and protealysin. Cell Biology International. V. 35. P. 111–118.
  5. Dingemans A. M., van den Boogaart V., Vosse B.A., van Suylen R. J., Griffioen A. W., Thijssen V. L. 2010. Integrin expression profiling identifies integrin alpha5 and beta1 as prognostic factors in early stage non-small cell lung cancer. Mol. Cancer. V. 9. P. 152.
  6. Hejazi A., Falkiner F. R. 1997. Serratia marcescens. J Med Microbiol. V. 46. P. 903–912.
  7. Hertle R. 2005. The family of Serratia type pore forming toxins. Curr Protein Pept Sci. V. 6. P. 313–325.
  8. Hu Q. P., Kuang J. Y., Yang Q. K., Bian X. W., Yu S. C. 2016. Beyond a tumor suppressor: Soluble E-cadherin promotes the progression of cancer. Int. J. Cancer. V. 138. P. 2804–2812.
  9. Joh D., Wann E. R., Kreikemeyer B., Speziale P., Hook M. 1999. Role of fibronectin-binding MSCRAMMs in bacterial adherence and entry into mammalian cells. Matrix Biol. V. 18. P. 211.
  10. Mahlen S. D. 2011. Serratia infections: from military experiments to current practice. Clin. Microbiol. Rev. V. 24. P. 755.
  11. Morello V., Cabodi S., Sigismund S., Camacho-Leal M. P., Repetto D., Volante M., Papotti M., Turco E., Defilippi P. 2011. Beta 1 integrin controls EGFR signaling and tumorigenic properties of lung cancer cells. Oncogene. V. 30. P. 4087.
  12. Nguyen K. S., Kobayashi S., Costa D. B. 2009. Acquired resistance to epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors in non-small-cell lung cancers dependent on the epidermal growth factor receptor pathway. Clin. Lung Cancer. V. 10. P. 281.
  13. Paredes J., Figueiredo J., Albergaria A., Oliveira P., Carvalho J., Ribeiro A. S., Caldeira J., Costa A. M., Simoes-Correia J., Oliveira M. J., Pinheiro H., Pinho S. S., Mateus R., Reis C. A., Leite M., Fernandes M. S., Schmitt F., Carneiro F., Figueiredo C., Oliveira C., Seruca R. 2012. Epithelial E- and P-cadherins: role and clinical significance in cancer. Biochim. Biophys. Acta. V. 1826. P. 297.
  14. Pece S., Gutkind J. S. 2000. Signaling from E-cadherins to the MAPK pathway by the recruitment and activation of epidermal growth factor receptors upon cell-cell contact formation. J. Biol. Chem. V. 275. P. 41227.
  15. Qian X., Karpova T., Sheppard A. M., McNally J., Lowy D. R. 2004. E-cadherin-mediated adhesion inhibits ligand-dependent activation of diverse receptor tyrosine kinases. EMBO J. V. 23. P. 1739.
  16. Takahashi K., Suzuki K. 1996. Density-dependent inhibition of growth involves prevention of EGF receptor activation by E-cadherin-mediated cell-cell adhesion. Exp. Cell. Res. V. 226. P. 214
  17. Tsang T. M., Felek S., Krukonis E. S. 2010. Ail binding to fibronectin facilitates Yersinia pestis binding to host cells and Yop delivery. Infect. Immun. V. 78. P. 3358.
  18. Tsaplina O., Bozhokina E. 2021. Bacterial outer membrane protein OmpX regulates beta1 integrin and epidermal growth factor receptor (EGFR) involved in invasion of M-HeLa cells by Serratia proteamaculans. Int. J. Mol. Sci. V. 22. P. 13246.
  19. Tsaplina O., Demidyuk I., Artamonova T., Khodorkovsky M., Khaitlina S. 2020. Cleavage of the outer membrane protein OmpX by protealysin regulates Serratia proteamaculans invasion. FEBS Lett. V. 594. P. 3095.
  20. Tsaplina O., Lomert E., Berson Y. 2023. Host-cell-dependent roles of e-cadherin in Serratia Invasion. Int. J. Mol. Sci. V. 24. P. 17075.
  21. Tsaplina O. A. 2020. Redistribution of EGF receptor and α5, β1 integrins in response to infection of epithelial cells by Serratia proteamaculans. Cell and Tissue Biology. V. 14. P. 440.
  22. Tsaplina O. A., Efremova T. N., Kever L. V., Komissarchik Y. Y., Demidyuk I. V., Kostrov S. V., Khaitlina S. Y. 2009. Probing for actinase activity of protealysin. Biochemistry (Moscow). V. 74. P. 648.
  23. Ursua P. R., Unzaga M. J., Melero P., Iturburu I., Ezpeleta C., Cisterna R. 1996. Serratia rubidaea as an invasive pathogen. J. Clin. Microbiol. V. 34. P. 216.
  24. Wiedemann A., Mijouin L., Ayoub M. A., Barilleau E., Canepa S., Teixeira-Gomes A. P., Le Vern Y., Rosselin M., Reiter E., Velge P. 2016. Identification of the epidermal growth factor receptor as the receptor for Salmonella Rck-dependent invasion. FASEB J. V. 30. P. 4180.
  25. Yoshida T., Zhang G., Haura E. B. 2010. Targeting epidermal growth factor receptor: central signaling kinase in lung cancer. Biochem. Pharmacol. V. 80. P. 613.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Влияние контакта с бактериями, синтезирующими OmpX, на экспрессию гена Е-кадгерина клеткой-хозяином. а – в клетках M-HeLa после 2-часовой инкубации с бактериями S. proteamaculans и Esherichia coli (OmpX) на стадии роста 48 ч. E.coli (pET21) использовали в качестве контроля бактерий, не синтезирующих OmpX. б – то же, но бактерии S. proteamaculans на стадии роста 24 и 48 ч. Контроль – незараженные клетки. GAPDH и β-актин использовали в качестве внутреннего контроля. Различие с экспрессией Е-кадгерина в незараженных клетках считали достоверным при *P < 0.05.

Скачать (89KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Экспрессия β1-интегрина (а), рецептора ЭФР (б) и α5-интегрина (в) в клетках эукариот при контакте с бактериями S. proteamaculans. Бактерии через 24 и 48 ч роста добавляли к клеткам на 2 ч. Контроль – незараженные клетки. GAPDH и β-актин использовали в качестве внутреннего контроля. Различие с экспрессией рецепторов в незараженных клетках считали достоверным при *P < 0.05.

Скачать (41KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Интенсивность инвазии бактерий S. proteamaculans в клетки эукариот. Бактерии на стадии роста 24 и 48 ч добавляли к клеткам эукариот на 2 ч. Интенсивность инвазии 24-часовых бактерий принимали за 100%. Различие интенсивности инвазии бактерий разных стадий роста считали достоверным при *P < 0.05.

Скачать (28KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экспрессия (а, ОТ-ПЦР) и содержание (б, Вестерн-блотинг) ряда белков (рецептора ЭФР, фибронектина, β1- и α5-субъединиц интегрина, Е-кадгерина) в клетках А549 при их контакте с бактериями S. proteamaculans. Бактерии на стадии роста 48 ч добавляли к клеткам эукариот на 2 ч. Контроль – незараженные клетки. β-Актин (ОТ-ПЦР) и GAPDH (Вестерн-блотинг) использовали в качестве внутреннего контроля. Разницу экспрессии относительно незараженных клеток считали достоверной при *P < 0.05.

Скачать (74KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024