IL MOVIMENTO INTRA-INTERCELLULARE DEI BATTERI PATOGENI: MECCANISMI MOLECOLARI E STRATEGIE A CONFRONTO FACOLTA’ DI SCIENZE MM.FF.NN Tesi di Laurea in Microbiologia e Virologia Relatore: Prof.ssa Maria Lina Bernardini Candidato: Federica D’Errico Marzo 2015

Come si muovono i batteri? Flagello - movimento rotatorio - energia per il movimento: forza proton-motrice. Pili di tipo IV - movimento a scatto o contrattile Che tipo di movimento utilizzano i batteri patogeni all’interno della cellula ospite? Pili e flagelli - non solo appendici locomotorie - ruolo nelle fasi iniziali della patogenesi

Actin-based motility (ABM) Motilità caratterizzata dalla produzione di code di actina o comete, movimento esclusivo dei batteri patogeni che sfuggono al fagosoma

Meccanismi molecolari dell’ABM in Listeria monocytogenes, Shigella flexneri e Rickettsia spp. - polimerizzazione actina e assemblaggio comete: proteina ACTA, complesso Arp2/3, proteina VASP - depolimerizzazione: proteine capping, cofiline Shigella polimerizzazione actina e assemblaggio comete: proteina IcsA, N-WASP, complesso Arp2/3 depolimerizzazione: proteine capping, cofiline Rickettsia spp. polimerizzazione actina e assemblaggio comete: fase1 (proteina RickA, complesso Arp2/3), fase2 ( proteina SCA2) depolimerizzazione: proteine capping, cofiline

Strategie a confronto …............. - Una sola proteina batterica ACTA - Un unico percorso di polimerizzazione per la formazione delle comete - ACTA agisce da mimo strutturale e funzionale di N-WASP - Code di actina corte e reticolate - Una sola proteina batterica IcsA - Un unico percorso di polimerizzazione per la formazione delle comete - IcsA agisce da mimo funzionale di Cdc42 - Due proteine batteriche RickA e SCA2 -Due distinte fasi di movimento e polimerizzazione delle comete -RickA agisce da mimo di N-WASP -SCA2 agisce da mimo delle formins eucariotiche - Code di actina lunghe e lineari

Dall’ABM alle protrusioni batteriche .…. il movimento intercellulare! Estensioni citoplasmatiche contenenti il batterio, prodotte alla periferia cellulare e penetranti attraverso speciali giunzioni cellulari Paracytophagy Processo di avvolgimento e interiorizzazione delle protrusioni batteriche promosso dalle cellule adiacenti

Meccanismi molecolari del movimento intercellulare e strategie a confronto Listeria Shigella Listeria e Shigella - Formazione protrusioni: proteina InlC, Tuba, proteine ERM - Paracytophagy : chinasi caseina 1-alfa (?) - Formazione protrusioni: proteina Myo10 o myosin x, DIA1 e DIA2 - Paracytophagy: endocitosi clatrina-dipendente, proteine Pi3k, epsin1 e dynamin2 Diffusione intercellulare: - bTj per Listeria - tTJ per Shigella

Riassumendo …… Listeria monocytogenes, Shigella flexneri e Rickettsia spp. condividono lo stesso tipo di motilità intra e intercellulare. Ciascun microrganismo, per generare le code di actina e le protrusioni batteriche, utilizza fattori proteici e strategie differenti. Le strategie utilizzate da Listeria e Shigella sono più simili tra loro, rispetto a Rickettsia spp. Tutti e tre i batteri promuovono l’ABM utilizzando proteine della cellula ospite o mimi funzionali e strutturali di proteine eucariotiche. Grazie alla diffusione intercellulare, Listeria, Shigella e Rickettsia, evitano l’ambiente extracellulare, sfuggendo alle difese del sistema immunitario e quindi alla distruzione. Ad oggi si hanno maggiori conoscenze sui meccanismi molecolari e le strategie adottate da Listeria e Shigella, rispetto al genere Rickettsia. Lo studio dell’AMB ha migliorato la nostra conoscenza su aspetti importanti della biologia cellulare, quali: le molteplici funzionalità dell’actina e il suo montaggio, il rimodellamento delle membrane e la regolazione delle giunzioni cellula-cellula. Lo studio dell’ABM può migliorare la nostra comprensione sui processi che portano alla malattia e all’infezione

Grazie per l’attenzione!