Μελέτη μοριακών μηχανισμών παθογένειας του φορέως πυρετού Q coxiella burnetii ενός ενδοκυτταρικού βακτηρίου

Abstract

The etiological agent of Q fever is Coxiella burnetii, an obligatory intracellular Gram-negative bacterium, the only known to date that survives and replicates within the eukaryotic phagolysosome. Human Q fever exhibits a wide range of clinical manifestations and the reason for this polymorphism has not been clarified so far. Predisposing host factors are critical to the clinical outcome of the disease, but it is quite possible that unique bacterial factors are also important. The latter is supported by the genetic diversity which is displayed between Coxiella burnetii strains (Bear et al, 2009, Voth et al, 2009) and a distinction in strain virulence in models of acute Q fever (Russell-Lodrigue et al, 2009). However, proteins are the final operators of every cellular process and there is a lack of studies of C. burnetii strains in the protein level. The questions that were set in this project are the followings: 1) How does protein composition differentiate between different C. burnetii strains? 2) How does the host cell respond to infection with different C. burnetii strains? To answer these questions, two C. burnetii strains which have been isolated from different sources and are associated with different clinical forms of Q fever, were used and studied by the proteomic approach. Data analysis revealed important virulence factors that were differentiated between the two strains, suggesting a more or less aggressive biological behavior for each strain. Moreover the two C. burnetii strains displayed a different profile of intracellular growth and parasitism, underlying their different source of origin. Q fever diagnosis is mainly based on serological tests. Whole cell bacterium C. burnetii is used as antigen in these tests resulting in lower specificity. Consequently there is a need for more specific antigens, thus the next goal of this project was the development of a protocol for the detection of new serodiagnostic markers of Q fever. This goal was achieved using an immunoproteomic approach.

Η Coxiella burnetii είναι ένα υποχρεωτικά ενδοκυττάριο Gram-αρνητικό βακτήριο που επιβιώνει και πολλαπλασιάζεται στο φαγολυσόσωμα του κυττάρου ξενιστή, και αποτελεί τον αιτιολογικό παράγοντα του πυρετού Q. Στον άνθρωπο ο πυρετός Q παρουσιάζεται με ευρύ φάσμα κλινικών εκδηλώσεων και η αιτία αυτού του πολυμορφισμού δεν έχει διευκρινιστεί μέχρι σήμερα. Ενώ έχει αναγνωριστεί η συμβολή προδιαθεσικών παραγόντων του ξενιστή στην έκβαση της νόσου, δεν μπορούν να αποκλεισθούν και μοναδικοί παράγοντες του βακτηρίου. Αυτό στηρίζεται στη γενετική ετερογένεια που επιδεικνύουν τα διαφορετικά στελέχη C. burnetii σε γονίδια παθογένειας (Bear et al, 2009, Voth et al, 2009), καθώς και στην έκφραση ενός ιδιαίτερου λοιμογόνου δυναμικού κάθε στελέχους σε μοντέλα του πυρετού Q σε ζώα (Russell-Lodrigue et al, 2009). Υπάρχει έλλειψη μελετών, ωστόσο, όσον αφορά στην ετερογένεια των στελεχών C. burnetii σε επίπεδο πρωτεϊνών, των βασικών τελεστών όλων των κυτταρικών διεργασιών. Τα ερωτήματα που τέθηκαν στην παρούσα διατριβή είναι τα εξής: 1) Πως διαφοροποιείται η πρωτεϊνική σύσταση μεταξύ διαφορετικών στελεχών C. burnetii; 2) Πως αποκρίνεται το κύτταρο ξενιστής στη μόλυνση με διαφορετικά στελέχη C. burnetii; Για να δοθεί απάντηση επιλέχθηκαν 2 στελέχη αναφοράς που έχουν συσχετιστεί με διαφορετικές μορφές του πυρετού Q και χρησιμοποιήθηκε η πρωτεομική προσέγγιση. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων προέκυψε ότι τα στελέχη C. burnetii παρουσιάζουν διαφορές σε λοιμογόνους παράγοντες, υποδηλώνοντας μία περισσότερο ή λιγότερο επιθετική συμπεριφορά για το κάθε στέλεχος, ενώ επιδεικνύουν ένα διαφορετικό προφίλ ενδοκυττάριας αύξησης και παρασιτισμού υπογραμμίζοντας την διαφορετική πηγή προέλευσής τους. Η διάγνωση του πυρετού Q στηρίζεται σε ορολογικές μεθόδους οι οποίες χρησιμοποιούν ως αντιγόνο ολόκληρο βακτήριο με αποτέλεσμα χαμηλότερη ειδικότητα. Συνεπώς υπάρχει ανάγκη για ειδικά αντιγόνα και για το λόγο αυτό ο επόμενος στόχος της μελέτης ήταν η ανάπτυξη μεθοδολογίας για την ανίχνευση ειδικών αντιγόνων του πυρετού Q.