proteine della membrana Esterna di Un (OmpA) come un potenziale bersaglio terapeutico per Acinetobacter baumannii infezione
Acinetobacter baumannii (A. baumannii) cause di infezioni acquisite in ospedale (HAI), come la polmonite associata a ventilatore, batteriemia, infezioni del tratto urinario, meningite, e infezioni della ferita chirurgica , che porta ad un aumento di mortalità nei pazienti. I fattori di rischio per queste infezioni includono la ventilazione meccanica, l’uso di antibiotici ad ampio spettro, il tempo di permanenza in terapia intensiva e il coma . Statisticamente, circa 1.000.000 di persone a livello globale sono state infettate da A. baumannii ogni anno e la metà di queste infezioni è stata causata da ceppi multiresistenti (MDR). Il tasso di mortalità dell’infezione da A. baumannii in terapia intensiva è stato del 45~60%, raggiungendo anche l ‘ 84,3% quando i pazienti sono stati infettati con un’estesa resistenza ai farmaci (XDR) A. baumannii . Nel 2017, resistente ai carbapenemi A. baumannii (GRANCHIO) al primo posto in termini di minacce per la salute umana e l’urgenza di sviluppare antibiotici rilevanti, secondo l’elenco dei batteri resistenti ai farmaci rilasciato dall’OMS .
Tuttavia, colistina (CST) e tegaciclina, gli antibiotici più comunemente usati contro la GNB che produce carbapenemasi, sono diventati inefficienti a causa della resistenza agli antibiotici . Al fine di ottenere l’efficacia clinica, i medici hanno dovuto aumentare la dose di CST e combinarla con tegaciclina . Sfortunatamente, per batteriemia e gravi infezioni del tratto respiratorio causate da GRANCHIO e XDR-A. baumannii rispettivamente, la terapia di combinazione ancora non ha funzionato efficacemente . Di fronte alla grave resistenza batterica, i ricercatori hanno capito che è urgente sviluppare nuove strategie antibatteriche piuttosto che affidarsi agli antibiotici tradizionali.
In generale, ci sono due modi per progettare nuovi agenti antimicrobici. L’uno è quello di inibire la produzione di sostanza essenziale per la sopravvivenza dei batteri ; l’altro è quello di inibire i fattori di virulenza o geni di resistenza agli antibiotici dei batteri patogeni al fine di sopprimere la patogenicità o migliorare la loro sensibilità agli antibiotici . Tuttavia, inibendo singolo componente essenziale porta inevitabilmente grande pressione evolutiva ai batteri e promuove lo sviluppo di ceppi resistenti ai farmaci di alto livello . Pertanto, la nuova strategia di intervento mirata ai processi non enssenziali è la chiave per superare la resistenza batterica . Ad esempio, l’inibizione dei sistemi di quorum sensing AbaI/AbaR con inibitore naturale o sintetico blocca la comunicazione tra i batteri e inibisce la formazione di biofilm . Come classe di importanti fattori di virulenza nei batteri, le proteine della membrana esterna (OMs) hanno attirato molta più attenzione.
gli OM sono una classe di proteine integrali uniche della membrana ancorate in OM, di cui le strutture del β-barilotto sono state formate da 8-26 fili. Ci sono grandi anelli estesi tra i fili sul lato extracellulare e brevi anelli sul lato periplasmico. Queste caratteristiche danno a OMs un’elevata stabilità nella membrana e la capacità di combattere contro ambienti estremamente difficili . Sebbene diversi OM posseggano sequenze e funzioni diverse, condividono struttura e proprietà biologiche simili . OMs di batteri sono costituiti da fili numero pari, e soprattutto la funzione e stand numero di taglio dipendono dalle loro sequenze. Ad esempio, come proteine correlate alla virulenza, la proteina legante il complemento Omx in E. coli e la proteina legante la fibronectina e l’eparina Ail in Yersinia pestis condividono una struttura simile paragonabile, ma la loro identità di sequenza era inferiore al 45%. La diversità della sequenza OMs si verifica al terminale N sostanzialmente più del terminale C, e il segnale β conservato controlla la piegatura e il corretto assemblaggio di OMs .
Tuttavia, fino ad ora, i tipi di OMs in A. baumannii non sono stati identificati chiaramente, e solo pochi rapporti sparsi erano disponibili, principalmente tra cui BamA, LptD, Om33–36, Omw. CarO e Opd. BamA stesso come OMP automaticamente può inserire in OM ed è responsabile per il montaggio di altri OMP ; LptD media il trasporto di LPS a membrana esterna (OM), la perdita dei quali può causare l’accumulo di prodotti intermedi e localizzazione dei guasti di LPS, e, infine, provocare la rottura della membrana batterica integrità ; Omp33–36 è un canale per il passaggio dell’acqua, che può indurre l’apoptosi delle cellule mediante l’attivazione di caspase e regolare autophagy ; OmpW è una specie di idrofobia porin esistenti in OM e il citoplasma, e svolge un ruolo importante nella modulazione dell’omeostasi dello ione ferroso nei batteri ; CarO e OprD sono correlati con la resistenza dei carbapenemi .
Tra quelle OM di A. baumannii, Oma è il fattore di virulenza più profondamente studiato che svolge ruoli chiave nel regolare l’adesione, l’aggressività e la formazione di biofilm di A. baumannii e la risposta immunitaria dell’ospite. La sovrapproduzione di Oma è un fattore di rischio indipendente per il tasso di mortalità della polmonite nosocomiale e della batteriemia causata da A. baumannii . Inoltre, il livello di espressione di Oma misurato con qRT-PCR può essere utilizzato come indice diagnostico rapido per A. baumannii resistente agli antibiotici, con cui i risultati sono altamente coerenti con quelli attraverso l’analisi MIC tradizionale .
Questa recensione ha esaminato la struttura, la funzione e la patogenesi di AbOmpA, ha riassunto le strategie terapeutiche mirate a AbOmpA e ha evidenziato perché AbOmpA è un potenziale bersaglio per il trattamento di A. baumannii.
- structurea struttura e funzione
- AbOmpA è essenziale affinché A. baumannii aderisca e invada le cellule epiteliali
- AbOmpA stimola la risposta immunitaria innata
- AbOmpA induce la formazione di biofilm
- Permeazione di piccoli antibiotici molecolari attraverso AbOmpA
- Regolazione dell’espressione di AbOmpA
- Strategie terapeutiche mirate AbOmpA
- Polipeptide
- Vaccino
- Anticorpi monoclonali (mAbs)
structurea struttura e funzione
Oma è stata identificata per la prima volta come proteina modificabile dal calore in Escherichia coli (E. coli) nel 1974 e originariamente purificata nel 1977. La sua massa molecolare varia da 28 kDa a 36 kDa . La famiglia di Oma è un gruppo di superficie-esposto, proteine di porin con il numero alto-copia in Oms di GNB. Il dominio N-terminale di Oma è una struttura antiparallela del β-barilotto che consiste di otto fili transmembrane in modo da essere incastonati nella membrana esterna. Gli otto fili sono collegati da quattro lunghi anelli sulla superficie della membrana esterna e tre brevi giri nel dominio periplasmico formando globulare C-terminale . Anche in uno specifico ceppo batterico, le sequenze di aminoacidi di Oma sono diverse tra più sottoclassi .
Negli ultimi anni, chiarendo la struttura nativa di AbOmpA, i ricercatori hanno scoperto che gli amminoacidi di AbOmpA da una varietà di isolati clinici sono altamente conservati (> 89%), mentre non sono omologhi al proteoma umano . Confrontando varie proteine simili a Oma, sono stati identificati i due amminoacidi conservatori, R286 e Asp271, che si trovano nel dominio C-terminale di Oma. Entrambi gli amminoacidi si legano in modo non covalente all’amminoacido diaminopimelato (DAP), un componente del peptidoglicano (PGN) . Questa interazione suggerisce che Oma svolge un ruolo chiave nel mantenimento dell’integrità della superficie batterica. Generalmente, nelle specie GNB, l’Oma stabilizza la loro struttura mediante auto-dimerizzazione, che impedisce che le connessioni di flessione tra la struttura del β-barile e il periplasmico vengano lisate .
AbOmpA è essenziale affinché A. baumannii aderisca e invada le cellule epiteliali
A. baumannii è in grado di entrare e persistere all’interno delle cellule ospiti. In primo luogo, aderisce alle cellule ospiti, quindi invade e trasloca nel nucleo. Dopo aver ucciso le cellule ospiti, si diffonde nel sangue e nei tessuti . AbOmpA media l’adesione e l’invasione di A. baumannii alle cellule epiteliali (Fig. 1a, pannello superiore). Rispetto ai batteri wild-type, il ceppo isogenico AbOmpA-mutante è più difficile da invadere le cellule ospiti. La pre-incubazione con AbOmpA ricombinante (rAbOmpA) inibisce drasticamente l’adesione e l’invasione di A. baumannii 05KA103 altamente invasivo alle cellule epiteliali. E in vivo, la patogenesi è ritardata dalla mutazione di AbOmpA, come evidenza ha dimostrato che meno carico batterico nel sangue di un modello di polmonite murina . Per il meccanismo di adesione di Oma, Smani et al. ha scoperto che era più facile per A. baumannii attaccare le piastre a 96 pozzetti rivestite di fibronezione rispetto a quelle rivestite di BSA, e hanno identificato il legame proteico con la fibronezione era Oma, indicando che il legame di Oma alla firbronectina era il primo passo dell’interazione tra A. baumannii con le cellule ospiti.