Bacteria hijack integrin-linked kinase to stabilize focal adhesions and block cell detachment

Minsoo Kim et al. 2009. Nature. 459, 578-583

演講者: 林若曦                    時間: 14:00-15:00, Sep. 30, 2009

講評者: 王浩文老師            地點: 601

摘要:

小腸腸道中的表皮細胞形成的細胞層，在腸道黏膜免疫反應中扮演重要的角色，主要是利用物理性質屏障來阻擋外來物的感染，這層屏障有許多種機制來防禦，其中一種就是快速的細胞turnover ⁽¹⁾；有些腸道致病性細菌，如Shigella，可以阻止細胞turnover因而可以在表皮細胞上進行colonize，根據最近的研究指出Shigella可以分泌一種effector蛋白，OspE，會坐落在被感染的細胞的focal adhesions (FAs)周遭，並且以突變的OspE感染表皮細胞時其細胞型態較感染野生型的OspE的細胞型態圓 ⁽²⁾，指出OspE可能是利用干擾FA的作用而阻止了細胞turnover；為了證實OspE和FA有直接作用，作者利用pull-down assay發現OspE和FA中的integrin-linked kinase (ILK) 直接結合，先利用了不同功能突變的ILK (WT ILK, ILK (K220M, kinase-domain-inactive mutant), ILK (S343D, constitutively active kinase domain))，結果發現OspE和FA作用是需要透過ILK上的kinase domain，並更加發現當OspE和ILK作用後可以抑制FA的分解且將細胞表面上的1-integrin固定在表面上，所以OspE可以減緩細胞的turnover，反之將細菌的OspE進行突變，經過一連串的實驗發現在第68位置上，將tryptophan置換成alanine (W68A)後，則OspE就無法和ILK作用且無法坐落在FA，進而發現其他腸道致病細菌，如nterohaemorrhagic E. coli 及 enteropathogenic E. coli，也都有這樣保留性的胺基酸，指出OspE在細菌感染過程中扮演一個重要的角色，最後作者利用in vivo實驗，證實了當以OspE (W68A) mutantShigella進行感染後，腸道發炎的現象是減緩的。結論，OspE透過和ILK的作用減少了表皮細胞的turnover，進而促進了細胞的生存，最終形成嚴重的發炎現象。

References:

1.      Cliffe, L. J. et al. 2005. Accelerated intestinal epithelial cell turnover: a new mechanism of parasite expulsion. Science. 208, 1463-1465.

2.      Mirua, M. et al. 2006. OspE2 of Shigella sonnei is required for the maintenance of cell architecture of bacterium-infected cells. Infect. Immun. 74, 2587-2595.