تصيب المتفطرة السلية (Mtb) ، وهي واحدة من أكثر مسببات الأمراض فتكا في جميع أنحاء العالم ، الأفراد الأصحاء من خلال الهباء الجوي الذي ينتقل من شخص مصاب أثناء العطس أو السعال1. بمجرد دخوله إلى الرئتين ، تغمره البلاعم السنخية ، مما يؤدي إلى اختطاف الجهاز المناعي المضيف للبقاء على قيد الحياة. من بين آليات تعديل المضيف المختلفة التي يمتلكها Mtb للبقاء على قيد الحياة ، تعد عوامل الفوعة الإفرازية واحدة منها. تسمى البروتينات التي تفرزها العصيات في وسط الثقافة أثناء نموها بروتينات الترشيح الثقافي (CF)2. تساعد بروتينات ترشيح المزرعة هذه البكتيريا على البقاء في ظروف قاسية داخل الخلايا المضيفة. تم تجهيز Mtb بثلاثة أنواع مختلفة من أنظمة الإفراز: نظام إفراز متخصص من النوع السابع (T7SS) ، ونظام إفراز Sec العام (نظام Sec) ، ونظام إفراز مزدوج الأرجينين (نظام Tas). T7SS هو نظام الإفراز الأكثر تميزا في البكتيريا الشعاعية ، على عكس النوع I-VI في البكتيريا سالبةالجرام 3. يشارك إفراز البروتين غير المطوي عبر الغشاء بشكل رئيسي في نظام Sec ، ويتم التعرف على البروتينات من خلال تسلسل إشارة N-terminal4،5. يتم نقل البروتينات المطوية أو المطوية جزئيا من خلال نظام Tat ، والذي يتم تحديده بواسطة تسلسل إشارة N-terminal مع شكل مزدوج الأرجينين6،7. لم يتم بعد تحديد كيفية تنظيم نظام Sec و Tat لإفراز البروتين.
بعض بروتينات ترشيح المزرعة المعروفة في Mtb والتي تساعد على تحمل الهجوم التأكسدي للمضيف عند الإصابة والبقاء على قيد الحياة هي إنزيمات مثل KatG و SodA8،9 ، ضرورية لتحطيم أنواع الأكسجين التفاعلية. بالإضافة إلى ذلك ، يلعب CFP10-ESAT6 ، وهو مركب بروتين غير متجانس ، دورا حيويا في تنظيم استجابات السيتوكين ، والهروب البكتيري ، وإنتاج ROS ، وما إلى ذلك.10. يشارك موضع RD1 في تعديل نظام إفراز النوع السابع ، والذي يتضمن إفراز CFP10-ESAT6 ، والحذف الجيني ل cpf10-esat6 يضر ببقاء البكتيريا في نماذج العدوى خارج الجسم الحي وفي الجسم الحي . المتفطرة بوفيس تفتقر سلالة لقاح BCG إلى موضع RD1 المسؤول عن إفراز عوامل الفوعة وبالتالي يمكن استخدامه كلقاح حي موهن11. تنظم العمليات الخلوية المختلفة غير المستكشفة عملية الإفراز بإحكام. تحتوي بروتينات ترشيح الثقافة على عوامل معززة للإنعاش (RpFs) تساعد البكتيريا على النمو من الحالة الكامنة. العوامل المعززة للإنعاش (Rpfs) هي إنزيمات التحلل المائي الببتيدوغليكان المعروفة بأنها تلعب دورا في السكون. يقوم Mtb بتشفير خمسة جينات شبيهة ب rpf (rpf A-E) تساعد البكتيريا على النمو من السكون إما بمفردها أو عن طريق التفاعل مع البروتينات الأخرى12. تم العثور على Rpfs في ترشيح الثقافة البكتيرية ومن المعروف أنها متورطة في ضراوة Mtb ومناعة المضيف13،14. تظهر جينات rpf التي تمت دراستها على نطاق واسع rpfE و rpfB مناعة وقائية في المختبر13 وتعزز الاستجابات المناعية في الجسم الحي. وبالتالي ، يمكن استخدام rpfE و rpfB كمرشحين للقاح Mtb .
الفسفرة العكسية15 هي تعديل ما بعد الترجمة يغير العمليات الخلوية المختلفة ، وتوازن الخلايا ، وانقسام الخلايا ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، تلعب فسفرة CFP10 دورا تنظيميا مهما ، حيث تفشل كل من الطفرات الفوسفورية والمحاكية ل CFP10 في استعادة النمط الظاهري المرصود في سلالة حذف CFP10-ESAT6 16. من ناحية أخرى ، فإن SecA2 هو بروتين إفرازي يشارك في تلف الحمض النووي للخلية المضيفة17. إفراز طفرة SecA2 كافية لتغيير الاستجابة المناعية للمضيف وسلسلة الإشارات18،19. وبالتالي ، من الضروري والمثير التحقيق في إفراز H37Rv وطفرات Mtb ، حيث يتم حذف جينات البروتينات الإفرازية (بيانات غير منشورة) ، لاكتساب نظرة بصرى حول كيفية تأثيرها على التعديل المناعي للمضيف والبقاء على قيد الحياة.
يركز هذا التقرير على ثلاثة جوانب: الخطوات المتبعة في تحضير مرشح ثقافة Mtb ، ومعالجة العينات لقياس الطيف الكتلي ، وإجراء تجارب خارج الجسم الحي مع مرشحات الثقافة لفحص وظائف التعديل المناعي. أظهرت الدراسات السابقة تحديد بروتينات ترشيح الثقافة عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد متبوعا بتحليل طيفي الكتلة8. تم تحديد بروتينات ترشيح الثقافة من السلالات الحساسة للأدوية والمقاومة باستخدام قياس الطيف الكتلي لاكتساب نظرة ثاقبة حول تغيرات الإفرازات وتحديد عوامل الفوعة التي قد تلعب دورا في مقاومة الأدوية20. لقد حققنا سابقا في إفراة Mtb و phosphosecretome بمساعدة قياس الطيف الكتلي16. تقنيات مثل الرحلان الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد منخفضة الإنتاجية ولا تستخدم للتحقيق في التغيرات العالمية في البروتين أو الإفراز. تختلف بروتينات ترشيح الثقافة عن السلالات البكتيرية ومراحل الخلايا النامية وحتى في ظروف الإجهاد المختلفة. اعتمادا على المواقف المختلفة ، فإن التغيير في تجمعات البروتين الإفرازي داخل الخلايا سيوفر استكشاف الإفرازات بأكملها بشكل شامل وتوفير مزيد من المعلومات حول نظام الإفراز البكتيري للتدخلات العلاجية. سيكون من الأكثر جاذبية النظر إلى السكرتوم في الضربات القاضية أو سلالات النضوب للأنظمة الإفرازية لاكتساب مزيد من الأفكار حول مسارات وأهداف كل مسار إفرازي. معالجة الخلايا ببروتينات ترشيح المزرعة بدلا من البكتيريا يغير مستويات السيتوكين والعوامل المناعية الأخرى17. بمساعدة دراسة السكرتيوم ، يمكن للمرء تحديد عوامل الفوعة الجديدة ودورها في الفوعة.