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Rapporto microorganismi e organismi pluricellulari

Rapporto microorganismi e organismi pluricellulari. Tossine batteriche. ESOTOSSINE BATTERICHE. Proteine che danneggiano direttamente il tessuto o alterano il metabolismo della cellula bersaglio o innescano attività biologiche distruttive;

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Rapporto microorganismi e organismi pluricellulari

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Presentation Transcript

  1. Rapporto microorganismi e organismi pluricellulari

  2. Tossine batteriche

  3. ESOTOSSINE BATTERICHE • Proteine che danneggiano direttamente il tessuto o alterano il metabolismo della cellula bersaglio o innescano attività biologiche distruttive; • Secrete o rilasciate a seguito lisi cellulare; • Prodotte da Gram+ e Gram-; • Talora responsabili uniche malattia; • Veleni più potenti conosciuti; • Generalmente enzimi.

  4. PRODUZIONE ESOTOSSINE Non sono indispensabili per la crescita batterica Essenziali per sopravvivenza e diffusione in particolari circostanze Rapporto crescita batterica Contatto dipendente Sporulazione Continua Fase stazionaria

  5. SEDE CODIFICANTE GENICO ESOTOSSINE

  6. BERSAGLI ESOTOSSINE  Matrice extracellulare  Strutture cellulari

  7. TOSSINE E MATRICE EXTRACELLULARE 1. Ialuronidasi (Staphylococcus aureus) 2. DNasi 3. Streptochinasi 4. Collagenasi (Clostridium perfringens) 5. Elastasi 6. Coagulasi

  8. TOSSINE CON BERSAGLIO CELLULARE 3. Tossine con target intracellulare 2. Tossine che danneggiano la membrana cellulare 1. Tossine che agiscono sulla superficie cellulare 4. Tossine inoculate direttamente nella cellula

  9. 1. TOSSINE E SUPERFICIE CELLULARE: Superantigeni • Proteine in grado di legarsi contemporaneamente all’MHCII ed alla porzione variabile del TCR • Ciò causa un’attivazione delle cellule T in assenza dell’antigene specifico • Tossina della sindrome da shock tossico (S. aureus) • tossina eritrogenica (S. pyogenes)

  10. Superantigeni

  11. H2O Ca++ Lecitina Digliceride + Fosforilcolina Lecitinasi 2. Tossine che danneggiano le membrane • Proteasi • Fosfolipasi, Lecitinasi (a toxin C.perfrigens, b di St. aureus) • Tossine con attività datergente-simile

  12. D. Formanti-pori •  Spesso indicate come emolisine • Proteine amfipatiche • Legano colesterolo membrana citoplasmatica in maniera non saturabile • Perturbano funzione membrana cellulare • Rilascio citochine, attivazione proteasi intracellulari, apoptosi, morte cellulare • streptolysin O of Streptococcus pyogenes • listeriolysin of Listeria monocytogenes • alpha-toxin of S. aureus

  13. Meccanismo d’azione delle tossine che formano pori nelle membrane cellulari

  14. Emolisine: causano lisi eritrociti Streptococchi Alfa emolitici: lisi eritrocitaria incompleta Beta emolitici: lisi eritrocitaria completa Ganma emolitici: no lisi eritrocitaria

  15. 3. TOSSINE CON TARGET INTRACELLULARE: organizzazione molecolare

  16. Esempi di Tossine AB

  17. Meccanismo d’azione tossine con bersaglio intracellulare  Legame recettore  Internalizzazione  Modificazione target intracellulare

  18. Tossine tipo III • Strutture tipo A-B • Varietà di meccanismi con cui operano

  19. Legame recettore 1. Tutte le tossine con target intracellulare legano con alta specificità recettore sulla membrana cellulare; 2. Recettore è un glico-lipide o glico-proteina.

  20. Internalizzazione A A B B TOSSINA DIFTERICA E BOTULINICA A ENDOSOMA APPARATO DI GOLGI TOSSINA SHIGA E COLERICA RETICOLO ENDOPLASMATICO B NUCLEO

  21. Modificazione target citoplasmatico Nel citoplasma la porzione attiva della tossina catalizza una specifica reazione enzimatica modificando selettivi substrati;  Quattro attività enzimatiche sono state riconosciute in questa classe di tossine: * ADP-ribosilazione * Adenilato ciclasica * Adenina glicoidrolisi * Zn-endopeptidasi

  22. TOSSINE CON ATTIVITA’ ADP-RIBOSILANTE: Tossina colerica

  23. TOSSINE CON ATTIVITA’ ADP-RIBOSILANTE: Tossina difterica: tox gene • Esistono ceppi tossigenici e nontossigenici di C. diphtheriae. • Il gene tox che codifica per DT è veicolato da una famiglia di corynebacteriophagi • Ceppi tossigenici di C.diphtheriae sono lisogenizzati da questi fagi.

  24. TOSSINE CON ATTIVITA’ ADP-RIBOSILANTE: Tossina difterica: struttura/funzione

  25. Tossina difterica: legame al recettore: • Il dominio R, che è parte della catena B, si lega al recettore specifico sulla cellula bersaglio. • Questo recettore è il precursore del fattore di crescita epidermico legante l’eparina (HB-EGF).

  26. Tossina difterica: endocitosi e traslocazione • Endocitosi del complesso recettore-tossina. • Il pH acidico dell’endosoma promuove un cambio conformazionale (T-dominio) che inserisce la tossina nella membrana della vescicola. • La catena A è traslocata nel citoplasma. • La riduzione del ponte disolfuro rilascia la catena A nel citoplasma.

  27. Tossina difterica: attività enzimatica

  28. TOSSINE CON ATTIVITA’ ADENIL-CICLASICA INTRINSECA * B. pertussis, B. parapertussis, B. bronchiseptica proteina bifunzionale (177.7-kDa) > emolisina pore-forming (1306 AA); > adenilato ciclasica (400 AA) calmodulino-dipendente * B. anthracis Tossina antrace costituita da 3 proteine > fattore edemigeno > fattore letale > subunità di legame al recettore

  29. Meccanismo d’azione tossina antrace

  30. Meccanismo d’azione tossina antrace

  31. TOSSINE CON ATTIVITA’ ZN-ENDOPEPTIDASICA  Neurotossine tetanica e botulinica;  Paralisi spastica versus paralisi flaccida >> blocco rilascio neurotrasmettitori;  Contengono la sequenza HExxH che è coinvolta nel legame dello Zn nelle endopeptidasi-Zn dipendenti;  Atomo di Zn è essenziale per funzione tossina e prevenire neuroesocitosi;

  32. Tossina Tetanica  Rilasciata da lisi batterica come unico peptide inattivo 150 kDa;  Scissa da endopeptidasi

  33. HSZn Zn2+ Zn2+ S S S S S Proteolisi Riduzione Hn Hn Hc Hn Hc Hc

  34.  Lega gangliosidi GT1 membrane neuroni che innervano sede inoculo/germinazione spore e penetra nelle cellule per endocitosi recettore mediata;  Risale il SN mediante trasporto intra-assonico inverso in motoneuroni, neuroni sensoriali, neuroni adrenergici >>> passa per via transinaptica ai neuroni inibitori bloccando rilascio GABA e glicina.

  35. Tossine neurotrope: tossina tetanica • TT agisce bloccando • il rilascio dei neurotrasmettitori inibitori a livello dello spazio sinaptico. • Contrazione contemporanea • muscoli agonisti e antagonisti (paralisi spastica). • Morte per blocco respiratorio.

  36. Tossina Botulinica  Rilasciata da lisi batterica come unico peptide inattivo 150 kDa;  Scissa da endopeptidasi  Assorbita tratto gastrointestinale passa in circolo e lega gangliosidi GD1b presenti nelle membrane neuroni colinergici ed entra nelle cellule per endocitosi recettore mediata;  Subunità catalitica penetra nel citoplasma dopo acidificazione endosoma ed agisce inibendo secrezione di Ach in tutte le sinapsi colinergiche incluse motoneuroni, fibre pregangliari e postgangliari parasimpatiche.

  37. Tossine neurotrope: tossina botulinica La tossina botulinica agisce a livello del SNP, bloccando a livello pre-sinaptico il rilascio di acetilcolina. Mancata contrattura dei muscoli e paralisi flaccida.

  38. MECCANISMO D’AZIONE TOSSINE TETANICA E BOTULINICA Sintassina Snap-25

  39. 4. TOSSINE INOCULATE DIRETTAMENTE NEL CITOPLASMA CELLULA BERSAGLIO  Alcuni batteri virulenti (Salmonella, Shigella, Yersinia) non rilasciano le loro tossine nell’ambiente;  Questi batteri intossicano singole cellule eucariotiche utilizzando un apparato di secrezione contatto-dipendente per inoculare sostanze tossiche nel citoplasma delle cellule bersaglio;  I Gram- utilizzano un apparato di secrezione di tipo III (struttura simil flagellare) o di tipo IV (struttura simil pili coniugativi);

  40. TARGET TOSSINE INOCULATE NEL CITOPLASMA CELLULA BERSAGLIO Processi di fosforilazione > Yersinia Ypk e YopH > EPEC Tir  Piccole proteine G > S. typhimurium SopE > P. aeruginosa esoenzima S > C. botulinum esoenzima 3  Metabolismo dell’inositolo fosfato > S. dublin SopB

  41. E. Coli enteropatogena (EPEC) • Primo passo è l’adesione dei batteri alle cellule epiteliali intestinali mediante pili di tipo IV • Legame innesca espressione di un apparato di secrezione di tipo III che consente al batterio di inoculare direttamente nella cellula ospite proteine sintetizzate dal batterio

  42. La proteina EspA consente di colmare la piccola distanza tra batterio e cellula intestinale e di inoculare EspB e Tir EspB inoculata nella cellula bersaglio attiva a sua volta proteine coinvolte nella trasduzione segnale Tir (transmembrane intimin receptor) è inserita nella membrana della cellula bersaglio

  43. Domande • Cosa si intende per microrganismo saprofita e parassita? • Quali forme di rapporto si possono instaurare tra un parassita ed il suo ospite pluricellulare? • Quali sono i vantaggi che fornisce la flora microbica saprofitica del tratto GI al suo ospite? • Quali sono i fattori che influenzano l’evoluzione dell’incontro tra un microrganismo ed un ospite pluricellulare? • Quali sono le principali vie di infezione? • Quali sono i meccanismi di difesa aspecifici di cui è dotato un organismo pluricellulare per controllare la popolazione microbica presente su cute e mucose? • Quali i meccanismi di difesa specifici di cui siamo dotati per neutralizzare i microrganismi? • Cosa si intende per carica infettante? • Cosa si intende per virulenza di un microrganismo e da cosa è determinata? • Descrivere le varie fasi nello sviluppo di una infezione • Adesione batterica: significato e strutture coinvolte • Colonizzazione: significato e modalità di colonizzazione per i vari distretti corporei • Biofilm: struttura, significato biologico ed importanza per processi infettivi

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