Fronteiras em Microbiologia

, 2015; Kenyon et al.,, 2015). Além disso, adicionando à sua diversidade, várias regiões KL contêm genes redundantes que não são necessários para a síntese da unidade K final. Por exemplo, KL8 e KL9 contêm dois genes itr (Kenyon e Hall, 2013) e KL37 tem a fosfogliceroltransferase pgt1, mas nenhum resíduo de fosfoglicerol correspondente na estrutura determinada (Arbatsky et al., 2015). Além disso, em KL93, dois elementos da sequência de inserção (Isabela26 e Isabela22) interrompem o determinante pgt1 (Figura 2) (Kasimova et al., 2017)., Os genes necessários para a biossíntese específica do açúcar não serão discutidos, uma vez que estas vias já foram cobertas anteriormente e estão além do âmbito desta revisão (Hu et al., 2013; Kenyon and Hall, 2013). Além disso, outros genes localizados dentro do KL codificam produtos que se prevê estarem envolvidos na acetilação ou modificação da acilação de glicanos específicos (figura 2A, rosa). Embora o exame do K loci possa revelar muito sobre as estruturas da unidade K, é necessária análise química e testes bioquímicos para determinar estruturas exatas e identificar ligações específicas entre açúcares repetidos.,

CPS Estruturas

Os primeiros estudos sobre CPS serotyping de A. baumannii foram impulsionados pela necessidade de desenvolver um método para discriminar A. baumannii isolados de outras espécies Acinetobacter, como análise fenotípica foi castigada com a ambiguidade e a falta de identificação (Traub, 1989). Como descrito acima, há uma diversidade fenomenal vista em A. baumannii clusters de genes de biossíntese, que se traduz na diversidade vista na estrutura de unidade K (Hu et al., 2013; Kenyon and Hall, 2013). Coletivamente, mais de 40 a., as estruturas unitárias de baumannii K foram elucidadas até agora usando espectroscopia NMR e análise química. K as estruturas unitárias diferem na composição do açúcar. Podem incluir derivados de açúcares comuns ligados à UDP, tais como glucose, galactose e ácido glucurónico ou açúcares atípicos, tais como ácidos não-2-ulosónicos. As estruturas variam em comprimento e podem consistir de apenas dois resíduos, como visto para o tipo K53 CPS (Shashkov et al., 2018), ou até cinco ou seis monossacáridos, como o referido na figura 2B (Arbatsky et al., 2015)., As estruturas também diferem nas ligações dentro e entre unidades K resultando na produção de unidades K que são lineares ou envolvem ramos laterais, como visto em K1 e K93, respectivamente (figura 2B) (Kenyon et al., 2016a; Kasimova et al., 2017). As diferenças na localização de ligações glicosídicas específicas e os padrões de o-acetilação de vários oligossacáridos dentro de uma estrutura também contribuem para a diversidade da unidade K.,

a variação entre as estruturas da unidade K pode ser sutil, por exemplo, K12 e K13 diferem apenas pela ligação de dois glicanos, o que requer o uso de uma polimerase Wzy alternativa; consequentemente, o loci K de ambas as estirpes são idênticos, exceto para o gene wzy (Figura 2). Alternativamente, a variação pode ser impressionante, como a incorporação de açúcares raros, incluindo derivados do ácido pseudamínico, legionamínico ou acinetamínico, conforme visto nas estruturas K2/6, K49 e K12/13, respectivamente (Figura 2) (Kenyon et al., 2014a, 2015; Vinogradov et al., 2014; Kasimova et al., 2018)., Curiosamente, os derivados do ácido acinetamínico só foram identificados em A. baumannii e não são encontrados em nenhum outro lugar na natureza (Kenyon et al., 2017). Adicionalmente, algumas unidades K incorporam derivados únicos de glicanos específicos, por exemplo o ácido pseudamínico de K93 é acetilado com um grupo (R)-3-hidroxibutanoílo (Kasimova et al., 2017), enquanto que em K2 e K6 o ácido pseudamínico não é acetilado (Figura 2)., Além disso, a estrutura de K4 é sem igual, pois contém apenas aminosugars, D-QuipNAc, e de um terminal de N-acetil-D-galactosamine (D-GalpNAcA) ramo que é tampada com um pyruvyl grupo, um raro motivo e o primeiro a ser descrito em Acinetobacter (Figura 2A, preto) (Kenyon et al., 2016b). À medida que aumenta o número de estruturas de unidade K elucidadas, aumenta a confiança para inferir a estrutura de unidade K a partir da análise dos aglomerados de biossíntese posicionados no A. baumannii KL., No entanto, embora informativo, uma compreensão do papel que o CPS desempenha na patogênese é importante para aplicar este conhecimento para melhorar os resultados das infecções por A. baumannii.

papel na virulência, resistência antimicrobiana e persistência

é inquestionável que a presença de SPC é essencial para a patogenicidade de A. baumannii. Não só é necessário para evitar as defesas imunitárias do hospedeiro (Russo et al., 2010; Geisinger e Isberg, 2015), mas é importante para a resistência aos compostos antimicrobianos e sobrevivência em ambientes adversos (Luke et al., 2010; Russo et al.,, 2010; Geisinger e Isberg, 2015). O CPS mediata a evasão imunológica em muitas estirpes de A. baumannii, limitando as interações entre as estruturas de superfície imunogênicas das bactérias e as defesas hospedeiras (Preston et al., 1996; Wu et al., 2009; Russo et al., 2010; Umland et al., 2012; Lees-Miller et al., 2013; Geisinger e Isberg, 2015; Wang-Lin et al., 2017). A abolição da cápsula em múltiplas estirpes de A. baumannii mostrou uma sobrevivência reduzida no soro humano e fluido ascite, e atenuação em modelos de infecção de ratos e murinos (Russo et al., 2010; Umland et al., 2012; Lees-Miller et al.,, 2013; Sanchez-Larrayoz et al., 2017). Além disso, a regulação da produção de cápsulas na comumente utilizada estirpe A. baumannii ATCC 17978 (tipo de CPS K3) aumentou a resistência sérica e virulência em um modelo de infecção do rato (Geisinger e Isberg, 2015). Além disso, novos tratamentos antimicrobianos poderiam ser desenvolvidos para tipos específicos de CPS, por exemplo os que contêm ácido pseudamínico, uma vez que a sua presença tem sido correlacionada com virulência aumentada (Hitchen et al., 2010; Kao et al., 2016).além da protecção contra as defesas do hospedeiro, em A., a produção de CPS baumannii aumenta a resistência a uma gama de compostos antimicrobianos, incluindo os utilizados para desinfecção em ambientes clínicos (Geisinger e Isberg, 2015; Tipton et al., 2015; Chen et al., 2017). Além disso, o crescimento de A. baumannii em níveis sub-inibitórios de antimicrobianos influencia a produção de CPS. Por exemplo, a exposição a antibióticos cloranfenicol eritromicina levou ao reforço da cápsula síntese ATCC 17978 (Geisinger e Isberg, 2015) e meropenem exposição selecionada para mutações levando a uma perda de CPS de produção no isolar 37662 (Chen et al., 2017)., Estudos realizados numa gama mais vasta de estirpes de A. baumannii são necessários para identificar se a protecção contra os antimicrobianos proporcionada pelo CPS é específica da estirpe, específica do tipo cápsula ou universal.a capacidade de A. baumannii persistir no ambiente clínico aumentou indubitavelmente a colonização e infecções em doentes susceptíveis. A. baumannii é capaz de sobreviver por meses em superfícies hospitalares, tais como trilhos de cama, móveis e dispositivos médicos, fornecendo um reservatório que é muitas vezes a fonte de transmissão e infecção (Wendt et al., 1997; Gayoso et al., 2013)., O notável tolerância a dessecação de A. baumannii é pensado para ser devido a um “busto ou lança” estratégia, onde um persistente subpopulação de células sobrevivem à custa de morrer células; CPS aumenta a tolerância a dessecação, fornecendo uma barreira física facilitando a retenção de água (Roberts, 1996; Webster et al., 2000; Gayoso et al., 2013; Bravo et al., 2016). Um papel direto para o CPS na resistência à dessecação foi recentemente demonstrado na estirpe A. baumannii AB5075 (Tipo K25 CPS). Neste estudo, a variante acapsular do AB5075 apresentou um 2.,Redução da viabilidade 5 vezes superior à estirpe parental (Tipton et al., 2018). Além disso, em dois parentes próximos de A. baumannii, Acinetobacter calcoaceticus e Acinetobacter baylyi, a produção de exopolysaccharide e/ou CPS tem sido mostrado para promover a secagem de sobrevivência (Roberson e Firestone, 1992; Ophir e Gutnick, 1994). Além de influenciar a resistência à dessecação, o CPS tem sido associado a outros traços de virulência, incluindo motilidade (McQueary et al., 2012; Huang et al., 2014) e a produção de biofilm (Umland et al., 2012; Lees-Miller et al.,, 2013), cimentando assim o seu papel como fator patogênico.estudos recentes relacionaram o fenótipo variável de fase de A. baumannii AB5075 com alterações na produção de SPC, uma vez que variantes opacas altamente virulentas produzem uma camada de SPC com o dobro da espessura das suas contrapartes translúcidas (Chin et al., 2018). Esta transição de translúcida para opaca também aumentou drasticamente o potencial patogênico de A. baumannii AB5075. A resistência a desinfectantes hospitalares comuns e a um subconjunto de antibióticos aminoglicósidos também aumentou (Tipton et al., 2015; Chin et al., As variantes opacas também eram mais resistentes à lisozima humana, ao peptídeo antimicrobiano relacionado com a catelicidina LL37 e ao peróxido de hidrogénio em comparação com colónias translúcidas (Chin et al., 2018). Além disso, os isolados opacos tiveram uma maior tolerância às condições dessecadas e contrapartes translúcidas fora da competição num modelo de infecção do rato (Chin et al., 2018). Como vários fatores estão envolvidos na variação de fase, foram realizados outros estudos para determinar a contribuição da produção de CPS para o fenótipo opaco mais virulento., Numa publicação subsequente, os autores demonstraram que uma variante acapsular era significativamente mais susceptível à lisozima e aos desinfectantes, em comparação com o seu progenitor opaco AB5075 de tipo selvagem (Tipton et al., 2018). Curiosamente, não houve diferença na resistência ao LL-37 e peróxido de hidrogénio entre as estirpes opacas de tipo selvagem e acapsular, sugerindo que outros factores para além da produção de SPC levam a este fenótipo para variantes opacas de A. baumannii (Tipton et al., 2018).,

regulação da produção de CPS

sugestões ambientais, tais como temperatura, pressão osmótica e alterações no metabolito e disponibilidade iónica, podem influenciar a produção de CPS bacteriana (Hagiwara et al., 2003; Lai et al., 2003; Mouslim et al., 2004; Willenborg et al., 2011). Não é surpreendente que tenham sido identificados poucos mecanismos regulamentares para a produção de CPS, uma vez que os níveis de CPS são geralmente regulados pós-translacionalmente através da fosforilação de máquinas de exportação de CPS (Whitfield and Paiment, 2003; Chiang et al., 2017). Em A., baumannii, apenas dois reguladores da produção de cápsulas foram identificados até agora; BfmRS e OmpR-EnvZ, ambos dois sistemas componentes de transdução de sinais que desempenham múltiplos papéis regulatórios envolvidos na biogênese de envelope (Geisinger e Isberg, 2015; Tipton e Rather, 2017; Geisinger et al., 2018). Quando submetido a pressão antibiótica, A. baumannii ATCC 17978 EPS expressão foi aumentada de forma dependente de BfmRS (Geisinger e Isberg, 2015). A variação de fase, e, portanto, potencialmente produção de CPS, é altamente regulada pelo sistema OmpR-EnvZ em A., baumannii AB5075, as mutations in either OmpR or EnvZ resulted in a significant increase in opaque to translucent switching frequency (Tipton and Rather, 2017). Embora a transição da translúcida para a opaca resulte num aumento de duas vezes na espessura da cápsula, as análises transcriptómicas não identificaram quaisquer diferenças nos níveis de expressão dos genes KL entre as duas fases.

CPS como alvo para o desenvolvimento de vacinas e tratamentos contra A. baumannii

antibiótico (especificamente cabapenem) resistente A., baumannii são classificados como um organismo crítico da Organização Mundial de saúde prioritário 1 para o desenvolvimento de novos antimicrobianos (OMS, 2017). Embora não existam tratamentos não-antibióticos ou vacinas licenciadas para A. baumannii atualmente, há um maior interesse em seu desenvolvimento e estudos preliminares parecem promissores. A exposição à superfície e a prevalência em estirpes patogénicas de A. baumannii tornam a CPS um alvo ideal para tratamentos antimicrobianos e vacinas (Russo et al., 2013)., Estes incluem o desenvolvimento de terapias à base de anticorpos, tais como vacinas profiláticas, imunização passiva e terapia de fagos (García-Quintanilla et al., 2013).

vários estudos demonstraram a eficácia da imunização passiva em ratinhos utilizando um anticorpo específico da CPS, que é protector contra a provocação bacteriana com 13-55% dos isolados clínicos de A. baumannii (Russo et al., 2013; Yang et al., 2017; Lee et al., 2018)., Além disso, a inoculação com vacinas conjugadas que incorporam glicanos EPC ligados a um portador de proteínas provoca uma melhor protecção imunitária do que a CPS purificada contra uma gama diversificada de estirpes de A. baumannii (Yang et al., 2017).

O interesse na terapêutica de fagina para o tratamento de infecções bacterianas aumentou nos últimos anos em resposta à actual crise de resistência antimicrobiana crescente. A terapia de FAG é atraente como uma potencial via de tratamento para infecções por A. baumannii multidrug resistentes., Por exemplo, uma FAG que codificou uma DESPOLIMERASE SPC foi encontrada para degradar o SPC de aproximadamente 10%, quatro em 38, clínica multidrug resistente A. baumannii testado (Hernandez-Morales et al., 2018). Embora a gama de hospedeiros desta praga seja limitada, ela pode ser incorporada como parte de um coquetel de phage para maximizar a eficácia ou focalizar surtos específicos (Hernandez-Morales et al., 2018). Uma praga que separa selectivamente a ligação de A., baumannii CPS em um ramo de ácido pseudamínico pode ser valioso para a terapia de FAG, ou para o fabrico eficiente de CPS purificado para o desenvolvimento de vacinas e anticorpos (Lee et al., 2018). Recentemente, verificou-se que os fagos destinados a A. baumannii eram estáveis quando impregnados em produtos para tratamento de feridas de queimadura sob uma série de condições, incluindo na presença de antimicrobianos (Merabishvili et al., 2017). No entanto, como a maioria dos estudos investigando A. baumannii CPS são geralmente confinados a uma determinada estirpe A. baumannii, não se sabe se estes achados se traduzem em todos A., isolados de baumannii ou se forem específicos do tipo de estirpe ou cápsula. Compreender o papel que a cápsula desempenha em múltiplas estirpes é fundamental na identificação de tipos de CPS que representam os melhores alvos para novas vacinas, ou se o desenvolvimento de agentes antimicrobianos que visam a via de biossíntese da cápsula é, de facto, até viável.embora a cápsula represente uma característica importante de virulência de A. baumannii, existem poucos dados disponíveis sobre o papel que os diferentes tipos de CPS desempenham na causa da doença., Para desenvolver vacinas e terapias eficazes visando a CPS, devemos primeiro obter uma compreensão abrangente para os mecanismos por trás de sua síntese e expressão, juntamente com as vantagens que a cápsula transmite para as bactérias hospedeiras. Esta investigação deve ser abordada no contexto da extrema variação dos serótipos de CPS encontrados em A. baumannii, a fim de assegurar o trabalho de potenciais intervenções contra estirpes que produzem diversas estruturas de CPS., São necessários mais estudos sobre o CPS para fornecer uma plataforma para o desenvolvimento de medidas preventivas e tratamentos contra este patógeno humano cada vez mais persistente e mortal.

Autor Contributions

JS wrote the first draft. MB forneceu dados acadêmicos e revisão crítica do artigo. FA produziu alinhamentos do genoma e forneceu revisão crítica do manuscrito. Todos os autores aprovaram a versão final.

financiamento

Este trabalho foi apoiado por uma subvenção da Fundação de Investigação Médica Flinders à MB. FA foi apoiado por AJ E IM Naylon e Playford Trust Ph. D., Bolsa. JS foi apoiado por uma AJ E IM Naylon Scholarship.

Declaração de conflito de interesses

os autores declaram que a investigação foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que possam ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.