Record Details

СAPSULAR ANTIGEN OF YERSINIA PESTIS

Medical Immunology

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title СAPSULAR ANTIGEN OF YERSINIA PESTIS
КАПСУЛЬНЫЙ АНТИГЕН ЧУМНОГО МИКРОБА
 
Creator L. Kadnikova A.; State Research Center for Applied Microbiology and Biotechnology, Obolensk, Moscow Region, Russian Federation
P. Kopylov K.; State Research Center for Applied Microbiology and Biotechnology, Obolensk, Moscow Region, Russian Federation
S. Dentovskaya V.; State Research Center for Applied Microbiology and Biotechnology, Obolensk, Moscow Region, Russian Federation
A. Anisimov P.; State Research Center for Applied Microbiology and Biotechnology, Obolensk, Moscow Region, Russian Federation
Л. Кадникова А.; ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора, п. Оболенск, Московская область, Россия
П. Копылов Х.; ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора, п. Оболенск, Московская область, Россия
С. Дентовская В.; ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора, п. Оболенск, Московская область, Россия
А. Анисимов П.; ФБУН Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии Роспотребнадзора, п. Оболенск, Московская область, Россия
 
Subject Yersinia pestis;сapsular antigen;F1;Caf1;pathogenicity factor;pathogenesis;immunogenesis;plague
Yersinia pestis;капсульный антиген;F1;Caf;фактор патогенности;патогенез;иммуногенез;чума
 
Description Plague is a zoonosis caused by gram-negative bacteria Yersinia pestis, which, as a rule, is transmitted to humans from septicemic rodents by the bites of infected fleas. This microbe killed more people than all of the wars in the human history. Y. pestis circulation in the natural plague foci is ensured by the whole number of pathogenicity factors with differing functional orientation. This review is devoted to one of them, Y. pestis capsular antigen (F1 or Caf1). The history of its discovery and studying of its genetic control, biosynthesis, isolation and purification, and physicochemical properties are reviewed. Its roles in plague pathogenesis and its application as a main component of plague vaccines are also discussed. Y. pestis capsule under light microscopy is visually amorphous, while high-resolution electron microscopy displays the structure formed from separate fimbria-like cords up to 200 nm long, diverging from the bacterial surface in different directions. At 37°C Y. pestis produce 800–1000 times more capsular antigen than at 28°C. Genes coding for 17.6-kD Caf1 protein, which contains 170 amino acids, are located in caf1 operon of pFra plasmid. Analysis of caf1 operon nucleotide sequence testified its close phylogenetic relationship with the gene clusters coding for pilus adhesins that were secreted with the help of chaperone/usher systems in enterobacteria including six additional adhesins in Y. pestis. Y. pestis multiplication within macrophages is the obligatory stage of plague pathogenesis, and the plague pathogen virulence correlates not with resistance to phagocyte ingesting but with bacterial ability to survive and multiply within phagolysosomes of phagocytes due to neutralization of antibacterial functions of eukaryotic cells. The capsule formed out of the Caf1 aggregates protects Y. pestis from ingestion by naïve host’s phagocytes and prevents from initiation of the alternative pathway of the complement system. Molecular usher Caf1A responsible for capsular antigen anchoring on the surface of bacterial cell has a high affinity to human interleukin 1β. Caf1 can compete with interleukins 1α, 1β, and 1ra in binding to receptors on lymphoid cells preventing development of adequate immune response. Immunodiagnosis of plague is based on detection of Caf1 or anti-Caf1 antibodies since this Y. pestis antigen is species specific. Covering bacterial surfaces capsular antigen is also the paramount component of all modern plague vaccines. Its leading role in induction of intense immunity in mice, rats, monkeys, and men was shown clearly. However, non-capsulated (Caf1–) variants of Y. pestis keeping their virulence at the level of the wild-type strains might be selected and accumulated in immune animals. This indicates inadmissibility of application of monoantigen plague vaccines and necessity for design of immunoprophylactic preparations aimed at two or three molecular targets. 
Чума — зоонозное заболевание, вызванное грамотрицательной бактерией Yersinia pestis, которая, как правило, передается человеку от зараженных грызунов через укус инфицированной блохи. Данный микроорганизм убил больше людей, чем все войны в истории человечества. Циркуляция Y. pestis в природных очагах чумы обеспечивается целым рядом факторов патогенности различной функциональной направленности. В обзоре рассматривается один из них — капсульный антиген чумного микроба (F1 или Caf1). Описаны история открытия, генетический контроль, условия биосинтеза, выделение, очистка и физико-химические свойства капсульного антигена, а также обсуждается его вклад в патогенез чумы и его использование в качестве основного компонента чумных вакцин. Визуально аморфная при световой микроскопии капсула Y. pestis при электронной микроскопии высокого разрешения представляет собой структуру, сформированную из отдельных фимбриеподобных тяжей длиной до 200 нм, расходящихся в разные стороны от поверхности бактерии. При температуре 37°С образуется в 800–1000 раз больше капсульного антигена, чем при 28°С. Гены, кодирующие белок Caf1 с молекулярной массой субъединицы 17,6 kDa, состоящей из 170 аминокислот, локализованы в caf1 опероне на плазмиде pFra. На основе анализа первичной нуклеотидной последовательности caf1 оперона было установлено его филогенетическое родство с кластерами генов, кодирующих секретируемые с помощью шаперон/ашерных систем пилевые адгезины не только других энтеробактерий, но и еще шесть адгезинов чумного микроба. Размножение клеток Y. pestis внутри макрофагов является обязательным этапом патогенеза чумы, а вирулентность чумного микроба коррелирует не с устойчивостью к захвату фагоцитами, а со способностью выживать и размножаться в фаголизосомах фагоцитарных клеток за счет подавления антибактериальных функций фагоцитов. Капсула, образованная из агрегатов Caf1, защищает клетки Y. pestis от захвата интактными фагоцитами хозяина, препятствует инициации альтернативного пути активации комплемента. Молекулярный ашер Caf1A, ответственный за закрепление капсульного антигена на поверхности бактериальной клетки, имеет высокий аффинитет к человеческому интерлейкину 1β. Caf1 может вступать в конкуренцию с интерлейкинами 1α, 1β и 1ra за связывание с рецепторами на лимфоидных клетках, препятствуя развитию адекватного иммунного ответа. Иммунодиагностика чумы построена на выявлении Caf1 или антиCaf1-антител, так как этот антиген Y. pestis видоспецифичен. Покрывающий поверхность микробных клеток капсульный антиген — важнейший составной элемент всех современных чумных вакцин. Показана его ведущая роль в создании напряженного иммунитета у белых мышей, крыс, приматов и человека. Однако в организме иммунного животного могут накапливаться бескапсульные (Caf1–) варианты Y. pestis, сохранившие вирулентность на уровне исходных штаммов «дикого типа». Это свидетельствует о недопустимости использования моноантигенных чумных вакцин и необходимости конструирования иммунопрофилактических препаратов, направленных на 2–3 молекулярные мишени. 
 
Publisher Publishing house of Saint Petersburg Pasteur Institute
 
Contributor —
—
 
Date 2015-11-30
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://iimmun.ru/iimm/article/view/325
10.15789/2220-7619-2015-3-201-218
 
Source Russian Journal of Infection and Immunity; Том 5, № 3 (2015); 201-218
Инфекция и иммунитет; Том 5, № 3 (2015); 201-218
2313-7398
2220-7619
10.15789/2220-7619-2015-3
 
Language rus
 
Relation http://iimmun.ru/iimm/article/view/325/245
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).