Molecular analysis of the factor mediating actin-based motility in Burkholderia species

Abstract

Burkholderia pseudomallei เป็นแบคทีเรียแกรมลบซึ่งเป็นสาเหตุของโรคเมลิออยด์ แบคทีเรียชนิด นี้สามารถเคลื่อนที่ภายในและระหว่างเซลล์โดยอาศัย actin ของเซลล์ติดเชื้อที่เรียกว่า actin-based motility ขบวนการดังกล่าว เกิดจากการทำหน้าที่ของโปรตีน BimA ที่ผลิตจากเชื้อ B. pseudomallei โปรตีนนี้นอกจากพบ ใน B. pseudomallei แล้วยังพบในเชื้อสายพันธุ์ใกล้เคียง ได้แก่ B. thailandensis and B. mallei ถึงแม้ว่าโปรตีน BimA ที่พบในเชื้อเหล่านี้มีส่วนประกอบของยีนที่แตกต่างกัน แต่สามารถกระตุ้นการเกิด actin-based motility ได้ เช่นกัน ในการศึกษานี้ได้ทำการตรวจหาความหลากหลายของลำดับกรดอะมิโนของโปรตีน BimA ของเชื้อ B. pseudomallei 99 ตัวอย่างที่แยกได้จากสิ่งแวดล้อมและคนไข้ พบว่า ในทุกสายพันธุ์ของ B. pseudomallei มียีน bimA อยู่แต่อาจมีความหลากหลายในจำนวนซ้ำของ PDASX และ 13 amino acid domain นอกจากนั้นยังพบเชื้อ B. pseudomallei (12%) ที่มีลำดับกรดอะมิโนของโปรตีน BimA เหมือนกับ B. mallei (B. mallei-like BimA) และเป็น เชื้อที่แยกได้จากประเทศออสเตรเลียเท่านั้น โดยเชื้อดังกล่าวไม่มีความสัมพันธ์กับ MLST (Multilocus sequence typing) ชนิดใดๆ นอกจากนั้นยังได้ศึกษาความสำคัญของโปรตีน BimA (BimAps) แต่ละ domain ได้แก่ 13 amino acid, Proline-rich motif (PRM), WASP homology 2 (WH2) และ PDASX ว่า domain ใดมีบทบาทในการจับกับ โปรตีน actin, การต่อสาย actin และการเคลื่อนที่ของเชื้อ B. pseudomallei พบว่า WH2 domain ของ BimAps มี ความสำคัญต่อการเกาะกับโปรตีนและการต่อสาย actin เพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของเชื้อ ส่วน 13AA domain และ PRM domain ไม่มีความสำคัญต่อกระบวนการดังกล่าว ในขณะที่ PDASX domain ไม่มีความสำคัญต่อการเกาะกับ โปรตีน actin แต่มีส่วนช่วยในการกระตุ้นการต่อสาย actin นอกจาก BimAps แล้วยังได้ทำการศึกษาโปรตีน BimA จากเชื้อ B. thailandensis (BimAth) พบว่า โปรตีน BimA ชนิดนี้สามารถเหนี่ยวนำและกระตุ้นกลุ่มโปรตีนของ เซลล์ติดเชื้อที่เรียกว่า Arp2/3 (Arp2/3 complex) ทำให้เกิดการต่อสาย actin โดยอาศัย central acidic (CA) domain ผลการศึกษาดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงกลไกการเคลื่อนที่โดยอาศัยการเหนี่ยวนำ actin ด้วยกลไกที่แตกต่างกันของ เชื้อ Burkholderia สายพันธุ์ต่างกัน อันอาจนำไปประยุกต์ใช้ในการควบคุมและรักษาโรคเมลิออยด์ต่อไป