Pilus

EEN Pilus is een adhesine waarmee bacteriën zich aan cellen kunnen hechten en zo bijdraagt ​​aan de kolonisatie van de gastheer. Vooral gramnegatieve bacteriën zijn doorgaans uitgerust met een of meer pili. De aanwezigheid van pili kan de pathogeniteit van een pathogeen aanzienlijk verhogen en wordt beschouwd als een virulentiefactor.

Wat is een pilus?

De pilus of ook Fimbriae is een onderdeel van prokaryoten. Het is een draadachtig eiwit dat zich buiten de cellen bevindt als een celextensie en tot de adhesinen behoort. Adhesines zijn oppervlaktecomponenten van bacteriën die het micro-organisme in staat stellen zich te hechten aan de biologische structuren van zijn gastheer. Abhesinen komen dus overeen met zogenaamde virulentiefactoren, aangezien ze een basisvereiste zijn voor kolonisatie.

In engere zin zijn dit bacterieel geproduceerde factoren waardoor de bacterie zich kan hechten aan structuren of cellen van de gastheer. Bij adhesie door bijvoorbeeld adhesinen spoelt de bacterie niet zomaar weg.

De expressie van de adhesinen in sommige soorten bacteriën varieert afhankelijk van de omgevingsomstandigheden. Er zijn verschillende soorten pili in de zin van een adhesine. De celaanhangsels verschillen in eiwit, lengte en diameter. Hun functie kan ook onderhevig zijn aan kleine variaties van bacterie tot bacterie. De lengte kan variëren tussen 0,1 en 20 micrometer. De diameter van de pili is tussen de twee en ongeveer 20 micrometer.

Naast adhesie aan grensvlakken tussen vaste stof en vloeistof of gas en vloeistof, stelt pili ook bacteriën in staat zich te hechten aan andere bacteriën en zich te fixeren aan dierlijke epitheelcellen. Daarnaast zijn de processen soms betrokken bij de DNA-uitwisseling van bacteriën. In tegenstelling tot bacteriële flagella zijn pili kort en stijf. Ze steken intra- en extracellulair uit.

Betekenis en functie

Pili is vooral typerend voor bacteriën met gramnegatief kleurgedrag. Deze soorten bacteriën hebben een tot vier van deze celprocessen, afhankelijk van het individu. Door de pili kunnen waterkoloniserende bacteriën zich hechten aan vaste stoffen en zo in vloeibare media op dezelfde plaats blijven. Het medium spoelt er nieuwe voedingsstoffen langs en spoelt de afbraakproducten van hun metabolisme weg.

Door zich via hun pilus of pili tussen lucht en vloeistof te hechten, kunnen bacteriën ook voedingsstoffen uit het vloeibare medium halen en tegelijkertijd zuurstof uit de lucht halen. De hechting van een dichte laag bacteriën aan het oppervlak van vloeibare media wordt ook wel uitschot genoemd.

Sommige soorten pili worden gebruikt voor horizontale genoverdracht. Deze pili worden F-pili of seksuele pili genoemd. Het zijn relatief dikke en holle aanhangsels die alleen donorbacteriën of donoren hebben. De ontvanger-individu wordt de acceptor of ontvanger genoemd en de pilus wordt na contact met hem weer afgebroken. Hierdoor wordt automatisch de celafstand tussen acceptor en donor verkleind.

Buiten de pilus kan op zeer korte afstand een plasmabrug worden opgebouwd die dient om genetische informatie door te geven. Via de plasmabrug worden resistentiefactoren (R) en vruchtbaarheidsfactoren (F) uitgewisseld. Als onderdeel hiervan wordt de dubbele streng van het DNA opgewonden tot enkele strengen, waarna delen van de streng migreren van de donor naar de ontvanger. Dit wordt gevolgd door het oplossen van de plasmabrug. De bacteriën maken vervolgens de enkele streng af om een ​​dubbele streng te vormen.

Weer andere bacteriën hebben zogenaamde type IV pili, waardoor ze zich op een vast oppervlak kunnen verplaatsen. Je pili zijn gemaakt van PilA-eiwitkopieën en zijn niet hol. Meestal bevinden ze zich op beide polen van een bacterie die ermee is uitgerust.

Andere soorten pilus zijn de Hrp-Pilus, die voornamelijk voorkomt bij plantpathogenen, de Type-I Pilus, de Type-IV Pilus en de Pap-Pilus. Het gemeenschappelijke kenmerk van de pili ligt in hun bouweiwit, dat overeenkomt met het zogenaamde pilin. Bovendien zijn de meeste pili buisvormig.

Ziekten en aandoeningen

Bij veel bacteriën wordt de pathogeniteit verhoogd door ze te voorzien van pili. Dit betekent dat een bacterie met een pilus in veel gevallen ziekteverwekkender is dan een bacterie zonder pilus. In dit geval neemt pili niet alleen de rol van adhesine op zich, maar ook de rol van virulentiefactor. In deze context zijn virulentiefactoren alle eigenschappen van een micro-organisme die het pathogene effect en dus de virulentie bepaalbaar maken.

Naast pili voor aanhechting aan cellen, spelen instrumenten om cellen te penetreren en mechanismen voor celvernietiging een rol voor de virulentiefactoren van een bepaald micro-organisme. Virulentiefactoren zijn vaak structurele elementen zoals de pili, maar kunnen ook overeenkomen met metabolische producten van het micro-organisme.

Bij veel soorten bacteriën zijn de pili het doorslaggevende structurele element voor het koloniseren van een gastheerorganisme. Als een bacterie zich niet aan zijn gastheer kan hechten, is hij meestal minder goed in staat het gastheerorganisme binnen te dringen. Zolang de bacterie niet binnendringt, kan hij zich niet vermenigvuldigen in de gastheer en dus geen pathologische aandoening veroorzaken in het lichaam van de gastheer.

In de meeste gevallen reageren pili op specifieke of niet-specifieke manieren met individuele receptoren in het doelcelmembraan om de bacterie erin te verankeren.

De gespecialiseerde pili voor DNA-uitwisseling tussen bacteriën bevordert ook de agressiviteit van een ziekteverwekker in de breedste zin van het woord. Hoe sneller een ziekteverwekker zich in het lichaam van de gastheer kan verspreiden, hoe agressiever en sneller de resulterende infectie zal zijn.