Salmonella type III effectors PipB and PipB2 are targeted to detergent-resistant microdomains on internal host cell membranes

張力云

Introduction:

Salmonella為革蘭氏陰性菌，其形狀為桿狀，主要為兼性厭氧之致病菌，大多存在人體的腸道內而引起

腸道疾病，另外也會引起其他的症狀如急性敗血症、流產、關節炎和呼吸道疾病等。從過去的研究發現Salmonella的pathogenesis主要是由大量的致病基因所引起，而這些基因主要位在Salmonella pathogenicity island (SPI)上面，就目前所知salmonella chromosome上含有五種Salmonella pathogenicity islands (SPIs)分別執行不同的function。在先前作者的研究中發現位在SPI5的pipB gene只有在進入host cell 內後才會表現，然而此基因並非存在所有的Salmonella菌種間，因此作者想要看在最近所釋出的基因體S. Typhi genome 及S. Typhimurium LT2 的genome上是否有pipB 的存在。結果作者在其60.3 centisomes 的位置發現有類似pipB的序列，且與pipB一樣位在SPI5的island藉由type III secrection system 分泌至host 內，因此將此effector命名為Pipb2，所以本篇作者想要進一步去看有關此effector的一些特性。

Result:

作者利用epitope-tagging的方式，將含有pipB2的plasmid c端處與兩個haemagglutinin 的tag作fusion，再將此plasmid 送至SL1344 strain中此菌株分別培養在SPI1和SPI2 inducing 的mediua中培養，從結果發現在SPI1 induce的medium並無法偵測到PIPB2 HA的表現，而在SPI2卻可以偵測到HA的表現;因此作者推論pipB2是受到SPI2的調控且會受到SSRAB two component regulatory system的調控。

之後作者想要觀察PIPB2進入細胞後會translocate至細胞何處，於是作者將帶有pipb2-HA2 plasmid strain去感染macrophage like cell RAW264.7，利用immunostain去觀察發現其與LAMP: late endosomal marke有colocolization，因此作者推論PIPB2在marcrophage會translocate 至Salmonella-containing vacuole (SCV)及Salmonella-induced filaments (Sif)處，SCV及Sif之構造如下;同時作者也感染HeLa cell 觀察其在細胞內的分部情形，發現除了在SCV及Sif處外，PIPB2亦會分布在周圍的液泡內-此是藉由microtubulin而造成的。進一步作者分析發現PIPB2會target至SCV、Sif及細胞周圍液泡的細胞膜上，而不是存在細胞質中，且是integrate在membrane上而不是membrane association，令人意外的是其target的位置主要是lipid rafts 的區域，lipid rafts主要是當細胞受到外在壓力時細胞膜會聚集一些proteins及receptors所形成的特別構造，其會將訊號傳遞至細胞內而產生反應，因此作者在之後的研究會想要探討PIPB2 位在lipid rafts的位置可能扮演的角色。

另外作者也分析PIPB及PIPB2可能扮演的功能為何，從實驗結果顯示PIPB及PIPB2對於維持SCV的構造、Sif的形成、Salmonella在細胞內的複製並沒有扮演重要的角色，而對於老鼠的毒力測試，PIPB delection並不會有太大的影響而PIPB2 delection則與wild type strain比起有降低的趨勢，因此作者認為其可能會影響Salmonella的毒性。

 Sif

References:

1.      Hansen-Wester, I., and Hensel, M. (2001) Salmonella pathogenicity islands encoding type III secretion systems. Microbes Infect 3: 549–559.

2.      Knodler, L.A., Celli, J., Hardt, W.D., Vallance, B.A., Yip, C., and Finlay, B.B. (2002) Salmonella effectors within a single pathogenicity island are differentially expressed and translocated by separate type III secretion systems. Mol Microbiol 43: 1089–1103.

3.      Knodler, L.A., Vallance, B.A., Hensel, M., Jäckel, D., Finlay, B.B., and Mortimer, O.S. (2003) Salmonella type III effectors PipB and PipB2 are targeted to detergent-resistant microdomains on internal host cell membranes. Mol Microbiol 49: 685-704.