MorphologieBearbeiten
S. flexneri ist ein stäbchenförmiges, nichtflagellares Bakterium, das auf aktinbasierte Motilität angewiesen ist. Es produziert das Protein Aktin in einer schnellen und kontinuierlichen Weise, um sich innerhalb und zwischen den Zellen des Wirts vorwärts zu bewegen. Bei diesem Bakterium handelt es sich um eine gramnegative, nicht sporenbildende Shigella der Serogruppe B. Innerhalb dieser Serogruppe gibt es 6 Serotypen.
InvasionEdit
S. flexneri ist ein intrazelluläres Bakterium, das die Epithelschleimhaut des Säugetier-Darmtrakts infiziert. Das Bakterium ist säuretolerant und kann einen pH-Wert von 2 überleben, so dass es in den Mund seines Wirts eindringen und die Passage durch den Magen zum Dickdarm überleben kann. Im Dickdarm angekommen, kann S. flexneri das Epithel auf drei Arten durchdringen: 1) Das Bakterium kann die engen Verbindungen zwischen den Epithelzellen verändern, so dass es in die Submukosa eindringen kann. 2) Es kann die hoch endozytären M-Zellen durchdringen, die in der Epithelschicht verstreut sind, und in die Submukosa eindringen. 3) Nachdem sie die Submukosa erreicht haben, können die Bakterien von Makrophagen phagozytiert werden und die Apoptose, den Zelltod, auslösen. Dadurch werden Zytokine freigesetzt, die polymorphnukleare Zellen (PMN) in die Submukosa rekrutieren. S. flexneri, die sich noch im Lumen des Dickdarms befinden, durchqueren die Epithelschleimhaut, während die PMN in den infizierten Bereich vordringen. S. flexneri nutzt diese drei Methoden, um die Submukosa zu erreichen und die Epithelzellen von der basolateralen Seite her zu durchdringen. Das Bakterium hat vier bekannte Invasionsplasmid-Antigene: IpaA, IpaB, IpaC und IpaD. Wenn S. flexneri mit der basolateralen Seite einer Epithelzelle in Kontakt kommt, werden IpaC und IpaB miteinander verschmolzen und bilden eine Pore in der Epithelzellmembran. Mit Hilfe eines Typ-III-Sekretionssystems (T3SS) schleust es dann die anderen Ipa-Proteine in das Zytoplasma der Epithelzelle ein. S. flexneri kann zu benachbarten Epithelzellen vordringen, indem es sein eigenes Außenmembranprotein, IcsA, verwendet, um die Aktin-Maschinerie des Wirts zu aktivieren. Das IcsA-Protein wird zunächst an einem Pol des Bakteriums lokalisiert, wo es sich dann mit dem Protein des Wirts, dem Neural Wiskott-Aldrich Syndrome Protein (N-WASP), verbindet. Dieser IcsA/N-WASP-Komplex aktiviert dann den Actin-related protein (Arp) 2/3 Complex. Der Arp 2/3-Komplex ist das Protein, das für die rasche Einleitung der Aktinpolymerisation und den Vorwärtsdrang der Bakterien verantwortlich ist. Wenn S. flexneri die angrenzende Membran erreicht, bildet es eine Ausstülpung in das Zytoplasma der benachbarten Zelle. Das Bakterium wird von zwei Schichten der Zellmembran umgeben. Dann benutzt es einen weiteren IpaBC-Komplex, um eine Pore zu bilden und in die nächste Zelle einzudringen. VacJ ist ein Protein, das von S. flexneri ebenfalls benötigt wird, um die Ausstülpung zu verlassen. Seine genaue Funktion wird noch untersucht, aber es ist bekannt, dass die interzelluläre Ausbreitung ohne dieses Protein stark beeinträchtigt ist. Die bakterielle Replikation innerhalb der Epithelzelle ist für die Zelle schädlich, aber es wird angenommen, dass der Tod der Epithelzelle größtenteils auf die eigene Entzündungsreaktion des Wirts zurückzuführen ist.
GenetikBearbeiten
Das Genom von S. flexneri und Escherichia coli sind auf Speziesebene fast nicht zu unterscheiden. S. flexneri hat ein zirkuläres Chromosom mit 4.599.354 Basenpaaren. Es ist kleiner als das von E. coli, aber die Gene sind ähnlich. S. flexneri hat etwa 4.084 bekannte Gene im Genom. Es wird angenommen, dass die große Ähnlichkeit zwischen E. coli und S. flexneri auf einen horizontalen Transfer zurückzuführen ist. Alle Gene, die S. flexneri benötigt, um in die Epithelschleimhaut des Dickdarms einzudringen, befinden sich auf einem Virulenzplasmid namens pINV. Das Genom von pINV ist zwischen den Unterarten von S. flexneri hoch konserviert. S. flexneri hat auch zwei andere kleine Multikopie-Plasmide, aber einige Stämme von S. flexneri haben mehr Plasmide, von denen man annimmt, dass sie eine Antibiotikaresistenz verleihen. Einige Stämme von S. flexneri sind gegen die Antibiotika Streptomycin, Ampicillin oder Trimethoprim resistent. Es wurde festgestellt, dass Chloramphenicol, Nalidixinsäure und Gentamicin für einige Stämme immer noch wirksame Antibiotika sind.
StoffwechselEdit
S. flexneri ist ein Heterotropher. Er nutzt den Embden-Meyerhof-Parnas (EMP), Entner-Doudoroff (ED) oder den Pentosephosphatweg (PPP), um Zucker zu metabolisieren. Die Produkte dieser Stoffwechselwege werden dann in den Zitronensäurezyklus (TCA) eingespeist. S. flexneri kann Glukose und Pyruvat verstoffwechseln. Die Zufuhr von Pyruvat ermöglicht das stärkste Wachstum und ist vermutlich die bevorzugte Kohlenstoffquelle. Pyruvat kann durch den zelleigenen Stoffwechsel bereitgestellt oder von der Wirtszelle entnommen werden. S. flexneri ist ein fakultativer Anaerobier, der in der Lage ist, Pyruvat mit gemischten Säuren zu vergären. S. flexneri ist nicht in der Lage, Laktose zu fermentieren. Dieses Bakterium wächst optimal bei 37°C, kann aber auch bei Temperaturen von bis zu 30°C wachsen.
Kleine RNAEdit
Bakterielle kleine RNAs spielen eine wichtige Rolle bei vielen zellulären Prozessen. Die sRNAs RnaG und RyhB sind in S. flexneri gut untersucht worden. Die sRNA Ssr1, die eine Rolle bei der Resistenz gegen sauren Stress und der Regulierung der Virulenz spielen könnte, wurde nur in Shigella nachgewiesen.