Силовые характеристики взаимодействия липополисахарида Yersinia pestis с рецепторами TLR4 и CD14 макрофагов J774: атомно-силовая микроскопия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Одной из основных стадий инфекционного процесса, которая во многом определяет течение и исход заболевания, является первичный контакт возбудителя с клетками хозяина. Ключевую роль в таком взаимодействии грамотрицательных бактерий с иммунокомпетентными клетками макроорганизма играет липополисахарид наружной мембраны, инициирующий запуск и развитие иммунных реакций путем взаимодействия с рядом специфических рецепторов, в первую очередь СD14 и TLR4. Цель настоящей работы состояла в количественном определении методом атомно-силовой микроскопии силовых характеристик взаимодействия липополисахарида Yersinia pestis вакцинного штамма EV с рецепторами CD14 и TLR4 на поверхности мышиных макрофагов J774. Препарат липополисахарида выделяли из клеток Y. pestis вакцинного штамма EV, выращенных при 27°С. Для оценки экспрессии рецепторов на поверхности клеток применяли метод флуоресцентной и конфокальной микроскопии. С использованием моноклональных антител к рецепторам CD14 и TLR4 методом силовой спектроскопии оценивали силовые характеристики взаимодействия липополисахарида на поверхности зонда (иглы) кантилевера с клетками макрофагов J774. В работе были подобраны условия иммобилизации на стекле мышиных макрофагов линии J774, позволяющие проводить сканирование их поверхности и оценивать силу адгезии к клеткам целевых антигенов методом атомно-силовой микроскопии. Инкубация иммобилизованных макрофагов в растворах c моноклональными антителами к рецепторам CD14 и TLR4 вызывала снижение основных силовых характеристик взаимодействия в системе макрофаг J774 – липополисахарид Y. pestis по сравнению с интактными, необработанными клетками. Аналогичный эффект зарегистрирован после предварительной обработки клеток раствором того же препарата липополисахарида без моноклональных антител. Полученные результаты свидетельствуют о способности липополисахарида, химически связанного с зондом, взаимодействовать с рецепторами CD14 и TLR4 на поверхности макрофагов.

Об авторах

В. С. Белозёров

Вятский государственный университет; Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: byvalov@nextmail.ru
Российская Федерация, 610000, г. Киров; Россия, 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар

Б. А. Ананченко

Вятский государственный университет

Email: byvalov@nextmail.ru
Российская Федерация, 610000, г. Киров

И. В. Конышев

Вятский государственный университет; Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: byvalov@nextmail.ru
Российская Федерация, 610000, г. Киров; Россия, 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар

Л. Г. Дудина

Вятский государственный университет; Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Email: byvalov@nextmail.ru
Российская Федерация, 610000, г. Киров; Россия, 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар

С. А. Коннова

Институт фундаментальной медицины и биологии,
Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: byvalov@nextmail.ru
Россия, 420008, Приволжский федеральный округ, Республика Татарстан, Казань

Э. В. Рожина

Институт фундаментальной медицины и биологии,
Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: byvalov@nextmail.ru
Россия, 420008, Приволжский федеральный округ, Республика Татарстан, Казань

Р. Ф. Фахруллин

Институт фундаментальной медицины и биологии,
Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: byvalov@nextmail.ru
Россия, 420008, Приволжский федеральный округ, Республика Татарстан, Казань

А. А. Бывалов

Вятский государственный университет; Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: byvalov@nextmail.ru
Российская Федерация, 610000, г. Киров; Россия, 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар

Список литературы

  1. Книрель Ю.А., Анисимов А.П. 2012. Липополисахарид чумного микроба Yersinia pestis: cтруктура, генетика, биологические свойства. Acta Naturae. 4 (3), 49–61.
  2. Leo J.C., Skurnik M. 2011. Adhesins of human pathogens from the genus Yersinia. Adv. Exp. Med. Biol. 715, 1–15.
  3. Конышев И.В., Иванов С.А., Копылов П.Х., Анисимов А.П., Дентовская С.В., Бывалов А.А. 2022. Роль антигенов Yersinia pestis в адгезии к макрофагам J774. Прикладная биохимия и микробиология. 58 (4), 352–359.
  4. Park B.S., Lee J.O. 2013. Recognition of lipopolysaccharide pattern by TLR4 complexes. Exp. Mol. Med. 45 (12), e66.
  5. Kim S.J., Kim H.M. 2017. Dynamic lipopolysaccharide transfer cascade to TLR4/MD2 complex via LBP and CD14. BMB Rep. 50 (2), 55–57.
  6. Matsuura M., Takahashi H., Watanabe H., Saito S., Kawahara K. 2010. Immunomodulatory effects of Yersinia pestis lipopolysaccharides on human macrophages. Clin. Vaccine Immunol. 17 (1), 49–55.
  7. Yang K., He Y., Park C.G., Kang Y.S., Zhang P., Han Y., Cui Y., Bulgheresi S., Anisimov A.P., Dentovskaya S.V., Ying X., Jiang L., Ding H., Njiri O.A., Zhang S., Zheng G., Xia L., Kan B., Wang X., Jing H., Yan M., Li W., Wang Y., Xiamu X., Chen G., Ma D., Bartra S.S., Plano G.V., Klena J.D., Yang R., Skurnik M., Chen T. 2019. Yersinia pestis interacts with SIGNR1 (CD209b) for promoting host dissemination and infection. Front Immunol. 10, 96.
  8. Westphal O., Jann K. 1965. Bacterial lipopolysaccharides. Extraction with phenolwater and further applications of the procedure. Methodes Carbohydr. Chem. 5, 83–91.
  9. Ebner A., Wildling L., Gruber H.J. 2019. Functionalization of AFM tips and supports for molecular recognition force spectroscopy and recognition imaging. Methods Mol. Biol. 1886, 117–151.
  10. Pi J., Cai J. 2019. Cell topography and its quantitative imaging by AFM. In: Atomic Force Microscopy: Methods and Protocols. Eds Santos N.C., Carvalho F.A. New York: Humana New York, p. 99–113.
  11. Hutter J.L., Chen J., Wan W.K., Uniyal S., Leabu M., Chan B.M.C. 2005. Atomic force microscopy investigation of the dependence of cellular elastic moduli on glutaraldehyde fixation. J. Microscopy. 219 (2), 61–68.
  12. Vaure C., Liu Y. 2014. A comparative review of Toll-like receptor 4 expression and functionality in different animal species. Front Immunol. 5, 316.
  13. Mahnke K., Becher E., Ricciardi-Castagnoli P., Luger T.A., Schwarz T., Grabbe S. 1997. CD14 is expressed by subsets of murine dendritic cells and upregulated by lipopolysaccharide. Adv. Exp. Med. Biol. 417, 145–159.
  14. Sabroe I., Jones E.C., Usher L.R., Whyte M.K.B., Dower S.K. 2002. Toll-like receptor (TLR)2 and TLR4 in human peripheral blood granulocytes: A critical role for monocytes in leukocyte lipopolysaccharide responses. J. Immunol. 168, 4701–4710.
  15. Choi S.-H., Harkewicz R., Lee J.H., Boullier A., Almazan F., Li A.C., Witztum J.L., Bae Y.S., Miller Y.I. 2009. Lipoprotein accumulation in macrophages via TLR4-dependent fluid phase uptake. Circ. Res. 104 (12), 1355–1363.
  16. Wei M.-T., Hua K.-F., Hsu J., Karmenyan A., Tseng K.-Y., Wong C.-H., Hsu H.-Y., Chiou A. 2007. The interaction of lipopolysaccharide with membrane receptors on macrophages pretreated with extract of Reishi polysaccharides measured by optical tweezers. Optics Express. 15, 11020–11032.
  17. Бывалов А.А., Белозёров В.С., Ананченко Б.А., Конышев И.В. 2022. Специфические и неспецифические взаимодействия липополисахарида Yersinia pseudotuberculosis с моноклональными антителами, охарактеризованные методом атомно-силовой микроскопии. Биофизика. 67 (6), 1056–1067.
  18. Arnal L., Longo G., Stupar P., Castez M.F., Cattelan N., Salvarezza R.C., Yantorno O.M., Kasas S., Vela M.E. 2015. Localization of adhesins on the surface of a pathogenic bacterial envelope through atomic force microscopy. Nanoscale. 7 (41), 17 563–17 572.
  19. Richter W., Vogel V., Howe J., Steiniger F., Brauser F., Koch M.H.J., Roessle M., Gutsmann T., Garidel P., Mäntele W., Brandenburg K. 2010. Morphology, size distribution, and aggregate structure of lipopolysaccharide and lipid A dispersions from enterobacterial origin. Innate Immunity. 17 (5), 1–12.
  20. Bergstrand A., Svanberg C., Langton M., Nyden M. 2006. Aggregation behavior and size of lipopolysaccharide from Escherichia coli O55:B5. Colloids Surf. B Biointerfaces. 53 (1), 9–14.
  21. Santos N.C., Silva A.C., Castanho M.A., Martins-Silva J., Saldanha C. 2003. Evaluation of lipopolysaccharide aggregation by light scattering spectroscopy. Chembiochem. 4 (1), 96–100.
  22. Yang K., Park C.G., Cheong C., Bulgheresi S., Zhang S., Zhang P., He Y., Jiang L., Huang H., Ding H., Wu Y., Wang S., Zhang L., Li A., Xia L., Bartra S.S., Plano G.V., Skurnik M., Klena J.D., Chen T. 2015. Host Langerin (CD207) is a receptor for Yersinia pestis phagocytosis and promotes dissemination. Immunol. Cell Biol. 93 (9), 815–824.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2.

Скачать (96KB)
3.

Скачать (357KB)
4.

Скачать (232KB)
5.

Скачать (111KB)

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».