La variazione antigenica in Salmonella enterica

La modifica dell’espressione dei geni codificanti le molecole di superficie della cellula batterica rappresenta una delle strategie con cui i batteri agiscono per sfuggire alla risposta immunitaria della cellula ospite. La specie Salmonella enterica, mediante l’espressione alternativa dei geni codificanti le proteine flagellari, modifica la struttura del flagello presente sulla sua superficie cellulare evitando l’innesco della risposta anticorpale della cellula eucariotica. 

Sulla superficie della cellula batterica sono presenti numerose molecole proteiche e non proteiche che vengono riconosciute come antigeni dal sistema immunitario eucariotico, permettendo, dunque, l’avvio della risposta anticorpale nell’ospite. Molti batteri patogeni, in particolare quelli che vivono sulle superfici delle mucose e che sono, quindi, facilmente riconoscibili dal sistema immunitario eucariotico, hanno sviluppato meccanismi genetici e molecolari che permettono loro di eludere la risposta immunitaria della cellula ospite. Questi meccanismi di variazione antigenica silenziano l’espressione o modificano la struttura delle molecole altrimenti riconosciute dal sistema immunitario eucariotico.

Uno dei costituenti di superficie di numerose cellule batteriche patogene è il flagello. Molti patogeni appartenenti alla pullulante popolazione di batteri che effettuano meccanismi di variazione antigenica riescono a evadere la risposta anticorpale dell’ospite esprimendo alternativamente diversi tipi strutturali di flagello. Questo fenomeno di variazione antigenica dell’espressione del flagello è stato altamente studiato, tra gli altri, in Salmonella enterica.

  1. Espressione flagellare alternativa in Salmonella enterica

La specie S. enterica, appartenente al genere Salmonella, è un batterio Gram negativo. È in grado di esprimere due flagelli antigenicamente opposti codificati dai geni fliC e fljB. Il batterio che esprime il flagello codificato dal gene fliC è in fase 1, e il batterio esprimente il flagello codificato dal gene fljB è in fase 2. Le estremità N–terminale e C–terminale dei tratti genici codificanti i flagelli sono altamente conservate. D’altra parte, la porzione centrale, esposta al riconoscimento anticorpale, mostra un’elevata diversità nucleotidica in ogni trascritto.

Salmonella enterica esprime alternativamente il flagello codificato dal gene fliC e dal gene fljB ogni 103 – 105 divisioni cellulari circa, mettendo in atto la variazione di fase in dipendenza del tipo di flagello espresso.

  1. Meccanismo genetico della variazione antigenica in Salmonella enterica

Il gene fljB è parte di un operone che contiene anche il gene fljA. Il gene fljA codifica per la ribonucleoproteina FljA che lega la porzione 5’ UTR di fliC e che agisce da repressore post – trascrizionale per la proteina FliC. L’inversione reversibile del segmento di DNA che permette la variazione di fase del flagello di S. enterica è guidata dal segmento H. Il segmento H del DNA di Salmonella contiene il promotore fljB – fljA.

Il segmento H è affiancato da porzioni di DNA contenenti sequenze ripetute ed invertite hixL e hilR. Nel segmento H, inoltre, è presente il gene hin che codifica per un enzima ricombinasi che media la reazione di ricombinazione genetica tra distinte regioni di DNA. Nelle regioni hixL e hixR fiancheggianti il segmento H, avviene la reazione di ricombinazione sito – specifica che permette l’inversione di H.

Se il segmento H, contenente il promotore fljB – fljA, è in un orientamento detto “ON” i geni fljB e fljA, vengono cotrascritti, determinando l’espressione del flagello contenente la proteina FljB. In aggiunta, l’espressione del gene fljA determina la repressione dell’espressione della proteina FliC. Il batterio S. enterica si trova, dunque, in fase 2.

Immagine 1. Variazione di fase in S. enterica.

Se avviene una ricombinazione nelle sequenze hixL e hixR, il segmento H modifica il proprio orientamento passando dallo stato “ON” ad uno stato detto “OFF”. In questa condizione si verifica l’espressione del gene fliC ed il batterio è in fase 1.

Il meccanismo di variazione antigenica legato alla alternativa espressione di proteine costituenti pili e flagelli è stato notevolmente approfondito anche nel batterio Escherichia coli uropatogeno (UPEC) e nel genere Neisseria.

Maria Chiara Langella

 

 

 

Immagine in evidenza: Bioquell.com http://healthcare.bioquell.com/en-us/resources-and-support/microbiology/salmonella-enterica

Immagine 1: Flagellar Phase Variation in Salmonella enterica is mediated by a posttranscriptional control mechanism. Journal of bacteriology.

Fonti:

I batteri patogeni di Vittorio Fortino https://www.slideshare.net/VittorioFortino84/bact-virul

Biologia dei microrganismi di Gianni Dehò e Enrica Galli. 2016. Casa editrice Ambrosiana. Pag. 637.

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