ATG7 и ATG14 ограничивают цитозольную и фагосомальную репликацию микобактерий туберкулеза в макрофагах человека.

Природная микробиология, том 8, страницы 803–818 (2023 г.) Процитировать эту статью

5754 Доступа

1 Цитаты

182 Альтметрика

Подробности о метриках

Аутофагия — это клеточный механизм врожденной иммунной защиты против внутриклеточных микроорганизмов, включая Mycobacterium Tuberculosis (Mtb). Каким образом каноническая и неканоническая аутофагия контролирует инфекцию Mtb в фагосомах и цитозоле, остается нерешенным. Макрофаги являются основной клеткой-хозяином у человека для Mtb. Здесь мы изучили вклад канонической и неканонической аутофагии в генетически управляемых человеческих индуцированных плюрипотентных макрофагах, полученных из стволовых клеток (iPSDM), используя набор мутантов Mtb, созданных на том же генетическом фоне, что и общий лабораторный штамм H37Rv. Мы отслеживали репликацию мутантов Mtb, которые либо не способны запускать каноническую аутофагию (Mtb ΔesxBA), либо, как сообщается, не способны блокировать неканоническую аутофагию (Mtb ΔcpsA) в iPSDM, лишенном ATG7 или ATG14, с использованием визуализации с высоким содержанием одноклеточных клеток. Мы сообщаем, что делеция ATG7 с помощью CRISPR-Cas9 при iPSDM приводила к усилению репликации Mtb дикого типа, но не Mtb ΔesxBA или Mtb ΔcpsA. Мы показываем, что делеция ATG14 приводила к усилению репликации как Mtb дикого типа, так и мутантного Mtb ΔesxBA. Используя репортеры Mtb и количественную визуализацию, мы определили роль ATG14 в регуляции слияния фагосом, содержащих Mtb, с лизосомами, тем самым обеспечивая внутриклеточную рестрикцию бактерий. Мы пришли к выводу, что ATG7 и ATG14 необходимы для ограничения репликации Mtb в макрофагах человека.

Два основных пути аутофагии участвуют в защите хозяина от внутриклеточных патогенов: канонический путь ксенофагии1,2,3 и неканонический путь, называемый LC3-ассоциированным фагоцитозом (LAP)4,5. Ксенофагия — это специализированная форма макроаутофагии, при которой биогенез аутофагосом de novo захватывает бактерии в двухмембранные аутофагосомы, которые направляются на лизосомы6. Разрыв бактерий, содержащих фагосомы, запускает воздействие люминальных углеводных фрагментов на цитозоль, которые распознаются галектинами и инициируют ксенофагию7,8. Ксенофагия также может быть инициирована убиквитинированием белков хозяина и патогена и липополисахаридов во время повреждения мембраны, а также после выхода бактерий в цитозоль9,10. При ЛАП члены семейства белков аутофагии Atg8 конъюгируются непосредственно с одиночными мембранами фагосом, чтобы обеспечить созревание фагосом4. Было показано, что нацеливание патогенов на LAP имеет разные результаты; в некоторых случаях он носит ограничительный характер, но в других случаях способствует репликации бактерий5. Механически LAP требует механизма липидирования LC3 Atg7, Atg3 и Atg5-12-16L1, а также комплекса PI3K (Beclin1, URAG, Rubicon, Vps34 и Atg101) и генерации активных форм кислорода (АФК) НАДФН-оксидазой. . LAP не требует компонентов комплекса ULK1 или Atg14, которые необходимы для ксенофагии11. Несмотря на недавние достижения, пространственная и временная регуляция между каноническими (ксенофагия) и неканоническими (LAP) аутофагическими реакциями во время инфекции внутриклеточными патогенами остается плохо изученной в макрофагах человека.

Имеются доказательства того, что ксенофагия и LAP играют роль в ответе макрофагов хозяина на инфекцию Mycobacterium Tuberculosis (Mtb)2,12. С другой стороны, Mtb доставляет в клетки-хозяева несколько бактериальных эффекторов, которые мешают аутофагии13. Более того, Mtb повреждает фагосомальную мембрану и проникает в цитозоль хозяина посредством скоординированного действия системы секреции ESX-1 типа 7 (T7SS), кодируемой в области различия 1 (RD1)14,15,16, и липидов клеточной стенки, фтиоцеролдимикоцерозатов. (ПДИМ)17,18,19,20. Нацеливание Mtb на аутофагию и уклонение Mtb очень динамично и регулируется во времени13,21. Вызванное Mtb повреждение фагосомальной мембраны индуцирует сложные тубуловезикулярные аутофагосомные структуры (LC3-TVS)22. После индукции LC3-TVS Mtb ​​отделяется от аутофагосомальных мембран, уклоняясь от ксенофагии и выходя в цитозоль22. Оставшаяся субпопуляция фагосом Mtb активно манипулирует путем созревания фагосом13. Однако для субпопуляции бактерий, имеющих доступ к цитозолю, нацеливание на ксенофагию, вероятно, является успешным и приводит к их ограничению. LAP не способствует ограничению Mtb дикого типа (WT) в макрофагах мышей, поскольку Mtb подрывает этот путь посредством секреции CpsA. CpsA блокирует действие НАДФН-оксидазы и, таким образом, снижает активацию фагосомальных АФК и LAP12.