Адгезины бактерий

В бактериальной клетке функцию распознавания и прикрепления несут субстанции, названные адгезинами. Все бактериальные адгезины – компоненты бактериальной поверхности. Они участвуют в прикреплении бактерий к другим поверхностям. К адгезинам бактерий относят фимбрии, фибриллярные и другие белковые структуры, расположенные на поверхности клеток.

Адгезины на молекулярном уровне выполняют функцию распознавания мембранного рецептора эукариотической клетки, на клеточном уровне они обеспечивают бактериям прикрепление к клеткам слизистой оболочки кишечника и на популяционном уровне – колонизацию эпителиальной ткани.

Адгезины грамотрицательных бактерий

К адгезинам грамотрицательных бактерий относятся фимбрии, На одну бактериальную клетку приходится 100-700 фимбрий. Образование фимбрий контролируют хромосомные гены.

Все бактериальные фимбрии образованы специфическими белками - пилинами, характеризующимися высоким содержанием неполярные аминокислот.

Различают 5 типов фимбрий.

Фимбрии 1 типа - с их помощью бактерии прикрепляются к грибным гифам, растительным и животным клеткам. Число - 400 на одну клетку. Диаметр 7,0 нм, длина 2,0 мкм. Расположены перитрихиально. Ингибируются D-маннозой (маннозочувствительные фимбрии). Вызывают агглютинацию эритроцитов. Участвуют в прикреплении бактерий друг к другу и в образовании пленки на поверхности бульонной культуры. Выявлены у всех представителей энтеробактерий. Их образуют сапрофиты (Klebsiella aerogenes), комменсалы (E. coli) и облигатные патогенные виды, как, например, Salmonella.

У E. coli фимбрии 1 типа состоят из белковых субъединиц с мол. массой 16 000 -17 000 и высоким содержанием неполярных аминокислот. Не содержат метионина и триптофана, что отличает их от фимбрий других бактерий. Представляют собой правовращающие a-спирали, расстояние между витками составляет 2,3 нм. Обладают высокой агрегационной способностью, чем о обусловлено их прикрепление к таким гидрофобным частицам, как латекс.

Фимбрии 2 типа выявлены у некоторых видов сальмонелл и шигелл. Не участвуют в адгезии и в образовании пленки. Считают, что это мутантные варианты фимбрий 1 типа.

Фимбрии 3 типа участвуют в адгезии только после того, как поверхность эукариотической (животной) клетки химически или физически модифицирована. Участвуют в прикреплении бактерий к клеткам растений и грибов, целлюлозным волокнам, стеклу и т.п. Диаметр 4,8 нм, длина 0,5 мкм. Маннозорезистентные. Выявлены у Klebsiella aerogenes и Serratia marcescens, а также у почвенных сапрофитов.

Фимбрии 4 типа выявлены у бактерий рода Proteus, в частности у P. mirabilis, вызывающего пиелонефриты. Маннозорезистентные. Диаметр 40 нм, длина 2-6 мкм.

Фимбрии 5 типа характерны для псевдомонад, имеют полярное, биполярное и перитрихиальное расположение, отличаются способностью к сокращению. Их число на клетку колеблется в пределах от 10 до 100. Диаметр 50 нм, длина 2-10 мкм. Молекулярная масса 15 000- 18 000, содержат свыше 50 % гидрофобных аминокислот. Вызывают агглютинацию эритроцитов. Маннозонезависимые. Служат рецепторами для бактериофагов.

Фимбрии Bordetella pertussis, видов Vibrio, Moraxella и Neisseria не вошли ни в один из указанных типов, так как информация об их свойствах весьма ограничена.

У вибрионов средний диаметр фимбрий составляет 7,2 нм, вызывают агглютинацию эритроцитов.

У Bordetella pertussis фимбрии идентичны нитевидному гемагглютинину, имеющему диаметр 2,0 нм и длину 4,0-7,0 мкм.. Обусловливают адгезию к различным видам эритроцитов, вызывая их агглютинацию.

Виды Moraxella образуют перитрихиально расположенные фимбрии с диаметром 6,0-8,5 нм и по длине схожие с фимбриями 1 типа.

Фимбрии N. gonorrhoeae имеют диаметр 7,0-8,5 нм и длину 0,5 мкм. Характеризуются высоким содержанием гидрофобных аминокислот. Расположены перитрихиально. Число на клетку – 200. Агглютинация эритроцитов носит маннозонезависимый характер.

Сравнение терминальных последовательностей аминокислот фимбриальных белков показало, что фимбрии, прикрепление которых не ингибируется D-маннозой, имеют концевые участки со сходной последовательностью аминокислот.