Burkholderia pseudomallei là gì? Các công bố khoa học về Burkholderia pseudomallei

Burkholderia pseudomallei là một vi sinh vật được công nhận là mối đe dọa sinh học và là tác nhân gây ra bệnh melioidosis. Vi khuẩn Gram âm này tồn tại như là một sinh vật tự dưỡng trong đất tại các khu vực lưu hành dịch melioidosis trên khắp thế giới và chiếm 20% các trường hợp nhiễm trùng huyết bắt nguồn từ cộng đồng tại Đông Bắc Thái Lan, nơi mà một nửa số người bị nhiễm tử vong. Ở đây, chúng tôi báo cáo về toàn bộ bộ gen của B. pseudomallei , bao gồm hai nhiễm sắc thể có kích thước 4.07 triệu cặp bazơ và 3.17 triệu cặp bazơ, cho thấy sự phân chia chức năng đáng kể của các gen giữa chúng. Nhiễm sắc thể lớn mã hóa nhiều chức năng cốt lõi liên quan đến trao đổi chất trung tâm và tăng trưởng tế bào, trong khi nhiễm sắc thể nhỏ mang nhiều chức năng phụ trợ liên quan đến thích nghi và tồn tại ở các ngách sinh thái khác nhau. So sánh bộ gen với các vi khuẩn gần và xa với B. pseudomallei cho thấy mức độ bảo tồn cấu trúc gen lớn hơn và số lượng gen tương đồng lớn hơn trên nhiễm sắc thể lớn, gợi ý rằng hai đơn vị nhiễm sắc thể này có nguồn gốc tiến hóa khác nhau. Một đặc điểm nổi bật của bộ gen là sự hiện diện của 16 đảo gen (GIs) chiếm tổng cộng 6.1% bộ gen. Phân tích sâu hơn cho thấy các đảo gen này hiện diện biến đổi trong một bộ sưu tập các chủng xâm lược và từ đất nhưng hoàn toàn không có ở sinh vật có quan hệ nhân bản B. mallei . Chúng tôi đề xuất rằng sự thu nhận gen ngang biến đổi bởi B. pseudomallei là một đặc điểm quan trọng của tiến hoá di truyền gần đây và điều này đã dẫn đến một loại loài gây bệnh với di truyền đa dạng.

Burkholderia pseudomallei là một loại vi khuẩn Gram âm, có khả năng sống nửa nội bào, xâm nhập và thoát ra khỏi các tế bào eukaryote nhờ sức mạnh của sự polymer hóa actin. Chúng tôi đã xác định được một protein vi khuẩn (BimA) cần thiết để B. pseudomallei có thể tạo ra đuôi actin. BimA chứa các mô-típ giàu proline và các miền giống WH2, có sự tương đồng giới hạn ở đoạn cuối với adhesin tự tiết của Yersinia YadA. BimA nằm ở đầu cột của tế bào vi khuẩn, nơi diễn ra sự polymer hóa actin, và sự đột biến của bimA đã làm mất khả năng di chuyển dựa trên actin của mầm bệnh trong các tế bào J774.2. Biểu hiện tạm thời của BimA trong các tế bào HeLa đã dẫn đến sự kết tụ F-actin tương tự như khi quá biểu hiện WASP. Sự kết tụ kháng thể qua trung gian của một CD32 chimera, trong đó phần miền bào tương được thay thế bằng BimA, dẫn đến việc định vị chimera tại đầu màng lồi giàu F-actin. Chúng tôi báo cáo rằng protein BimA tinh chế đã cắt bớt có thể liên kết với actin dưới dạng monomer phụ thuộc vào nồng độ trong phép phân tích đồng trầm và rằng BimA kích thích sự polymer hóa actin in vitro mà không phụ thuộc vào phức hợp Arp2/3 của tế bào.

Chúng tôi báo cáo sự đặc trưng của BopE, một protein tiết loại III, được mã hóa gần với locus Burkholderia pseudomallei bsa và có tính đồng dạng với Salmonella enterica SopE/SopE2. Sự bất hoạt của bopE đã làm giảm khả năng xâm nhập của vi khuẩn vào tế bào HeLa, cho thấy rằng BopE thúc đẩy sự xâm lấn. Phù hợp với ý tưởng này, BopE được biểu hiện trong các tế bào nhân thực dẫn đến những biến đổi trong khung xương tế bào dưới vỏ, và BopE tinh khiết cho thấy hoạt tính của yếu tố trao đổi nucleotide guanine đối với Cdc42 và Rac1 trong điều kiện in vitro.

Burkholderia pseudomallei là một tác nhân gây bệnh nhóm B và là nguyên nhân của bệnh melioidosis – một bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng thường được lây truyền trực tiếp từ các nguồn môi trường. Gần như tất cả các chủng B. pseudomallei đã được giải trình tự cho đến nay (> 85 mẫu) đều chứa các cụm gen liên quan đến hệ thống ức chế tăng trưởng phụ thuộc tiếp xúc (CDI) của γ-proteobacteria. Các hệ thống CDI từ Escherichia coli và Dickeya dadantii đóng vai trò quan trọng trong sự cạnh tranh giữa vi khuẩn, gợi ý rằng các hệ thống này cũng có thể góp phần vào khả năng cạnh tranh của B. pseudomallei. Trong nghiên cứu này, chúng tôi xác định được 10 hệ thống CDI khác nhau trong B. pseudomallei dựa trên các đa hình trong khu vực mã hóa cdiA-CT/cdiI, được dự đoán mã hóa các cặp protein độc tố/bảo vệ CdiA-CT/CdiI. Phân tích hóa sinh của ba CdiA-CT của B. pseudomallei tiết lộ rằng mỗi protein có hoạt động tRNase khác nhau có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào. Những hoạt động độc tố này bị ngăn chặn bởi các protein bảo vệ CdiI tương ứng, liên kết đặc biệt với CdiA-CT và bảo vệ các tế bào khỏi sự ức chế tăng trưởng. Sử dụng Burkholderia thailandensis E264 làm mô hình, chúng tôi cho thấy rằng một hệ thống CDI từ B. pseudomallei 1026b có thể đóng vai trò CDI và có khả năng chuyển giao các độc tố CdiA-CT có nguồn gốc từ các chủng B. pseudomallei khác. Kết quả này chứng minh rằng các loài Burkholderia bao gồm các hệ thống CDI chức năng, có thể mang lại lợi thế cạnh tranh cho các vi khuẩn này.

Burkholderia pseudomallei là tác nhân gây bệnh của melioidosis, trong đó yếu tố dự hậu chính là đái tháo đường. Bạch cầu đa nhân trung tính (PMNs) tiêu diệt mầm bệnh ở môi trường ngoài bằng cách giải phóng bẫy ngoại bào của bạch cầu trung tính (NETs). PMNs đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát melioidosis, nhưng sự tham gia của NETs trong việc tiêu diệt B. pseudomallei vẫn còn chưa rõ ràng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chứng minh rằng NETs diệt khuẩn đã được giải phóng từ PMNs của con người để đáp ứng với B. pseudomallei theo cách phụ thuộc vào liều lượng và thời gian. B. pseudomallei tạo NETs cần sự kích hoạt NADPH oxidase nhưng không cần các con đường tín hiệu phosphatidylinositol-3 kinase, kinase kích hoạt bởi tác nhân gây mitogen, hay Src family kinase. Các biến thể của B. pseudomallei bị khiếm khuyết trong hệ thống tiết protein loại III liên quan đến độc lực Bsa (T3SS) hoặc polysaccharide của vỏ bọc I (CPS-I) đã gây ra mức độ NETs tăng cao. Sự cảm ứng NETs bởi các biến thể này có liên quan đến việc tăng tiêu diệt vi khuẩn, thực bào và sự bùng nổ oxy hóa bởi PMNs. Tổng hợp lại, dữ liệu ngụ ý rằng T3SS và vỏ bọc có thể đóng một vai trò trong việc né tránh cảm ứng của NETs. Quan trọng hơn, PMNs từ các đối tượng bị đái tháo đường giải phóng NETs ở mức độ thấp hơn PMNs từ các đối tượng khỏe mạnh. Việc điều hòa sự hình thành NETs do đó có thể liên quan đến cơ chế sinh bệnh và kiểm soát melioidosis.

Burkholderia pseudomallei là tác nhân gây bệnh melioidosis và là một mối đe dọa sinh học loại B. Trình tự bộ gen của B. pseudomallei K96243 đã được xác định gần đây, nhưng hầu như chưa có nhiều thông tin về sự đa dạng di truyền tổng thể của loài này. Kỹ thuật lai ghép trừ bóc tách đã được áp dụng để đánh giá sự biến đổi di truyền giữa hai chủng lâm sàng khác biệt của B. pseudomallei , 1026b và K96243. Nhiều yếu tố di động di truyền, bao gồm một thực khuẩn thể ôn hòa được gọi là φ1026b, đã được xác định trong các sản phẩm lai ghép trừ bóc tách đặc trưng cho 1026b. Thực khuẩn thể φ1026b được 1026b sản xuất tự phát và có phổ ký chủ hạn chế, chỉ nhiễm Burkholderia mallei . Nó có một đuôi không co giãn, một đầu đẳng hướng và một bộ gen dài 54,865 bp. Tính khảm của bộ gen φ1026b được tiết lộ khi so sánh với thực khuẩn thể φE125, một thực khuẩn thể đặc trưng cho B. mallei , được sản xuất bởi Burkholderia thailandensis . Các gen của φ1026b về đóng gói DNA, hình thái hóa đuôi, phân giải ký chủ, tích hợp và sao chép DNA gần như giống hệt với các gen tương ứng trong φE125. Ngược lại, các gen của φ1026b liên quan đến hình thái hóa đầu giống với các gen của thực khuẩn thể Pseudomonas putida và Pseudomonas aeruginosa . Phù hợp với quan sát này, kính hiển vi điện tử vàng miễn dịch cho thấy rằng kháng huyết thanh toàn thân chống lại φE125 phản ứng với đuôi của φ1026b nhưng không với đầu. Kết quả được trình bày ở đây gợi ý rằng các chủng B. pseudomallei có sự không đồng nhất di truyền và các thực khuẩn thể là các thành tố chính đóng góp vào sự đa dạng bộ gen của loài này. Thực khuẩn thể được đặc tính hóa trong nghiên cứu này có thể là công cụ chẩn đoán hiệu quả để phân biệt B. pseudomallei và B. mallei , hai tác nhân đe dọa sinh học liên quan chặt chẽ.