Bacteriile intracelulare obligatorii reprezintă paraziți desăvârșiți, adesea cooptând în mod ascuns resursele gazdei pentru a permite dezvoltarea și, în cele din urmă, transmiterea la o nouă gazdă. Succesul general al acestei strategii de supraviețuire derivă, fără îndoială, din co-evoluția cu gazdele eucariote respective de-a lungul a sute de milioane de ani. Într-adevăr, multe specii de bacterii intracelulare obligate reprezintă agenți patogeni capabili să aibă un impact negativ semnificativ asupra sănătății umane la nivel mondial. Această legătură cu bolile umane și biologia fascinantă a infecției pe care o prezintă acești paraziți îi transformă în subiecte de cercetare deosebite. În ciuda cerinței absolute de creștere în interiorul celulelor eucariote, această clasă de bacterii a dezvoltat strategii distincte care permit colonizarea diferitelor țesuturi, tipuri de celule și chiar nișe subcelulare. Am adunat o colecție de articole de opinie, recenzii și cercetare primară care analizează biologia adesea unică a bacteriilor intracelulare obligatorii. Cititorul acestei ediții Special Topics va găsi exemple de strategii de virulență utilizate de Chlamydia, Anaplasma, Ehrlichia și Rickettsia. Am inclus, de asemenea, Coxiella în considerația noastră privind bacteriile intracelulare obligate. În ciuda dezvoltării recente a unei metode de cultură independentă de celula gazdă (a se vedea recenzia lui Beare et al., 2011), Coxiella burnetii rămâne limitată la creșterea intracelulară în condiții naturale. Aspectele biologiei infecției acoperite includ mecanismele de invazie a celulei gazdă, producția și secreția de proteine anti-gazdă, achiziția de nutrienți și răspunsul imunitar al gazdei. Din nefericire, biologia care face ca această clasă de microbi să fie atât de interesantă a ridicat adesea și bariere care complică investigațiile. Aceste probleme sunt, de asemenea, abordate în articole care, sperăm, vor arăta calea de urmat.
Capacitatea de a invada și de a avea acces în interiorul celulei gazdă este de o importanță evidentă pentru bacteriile intracelulare obligatorii. Cu toate acestea, mecanismele precise de aderență și invazie rămân nerezolvate pentru majoritatea speciilor. Chan et al. (2010) trece în revistă cunoștințele actuale cu privire la aderența și invazia Rickettsia spp. și subliniază modul în care interferența cu aceste evenimente ar putea duce la noi moduri de prevenire și tratament. Acest lucru este deosebit de important, deoarece eficacitatea răspunsului imunitar al gazdei poate fi limitată ca răspuns la această clasă de paraziți. În timp ce stilul de viață intracelular obligatoriu îi protejează într-o oarecare măsură pe agenții patogeni de mecanismele de apărare ale gazdei, unele proteine parazitare sunt foarte imunogene. Gall et al. (2011) caracterizează răspunsurile imune in vitro și in vivo la antigene chlamydiale, iar raportul lor ridică întrebări cu privire la modul în care răspunsul imun contribuie la patologia asociată cu boala chlamydială.
În contrast cu Rickettsia spp. dezvoltarea intracelulară a C. burnetii și Chlamydia spp. are loc în interiorul unui vacuolă parasitoforă legată de membrană. O astfel de sechestrare prezintă provocări unice pentru aceste organisme și necesită mecanisme pentru a stabili și menține acest compartiment unic. Hussain et al. (2011) au investigat contribuțiile factorilor eucarioți la formarea vacuolei care conține C. burnetii și prezintă dovezi că mai multe kinaze ale gazdei sunt esențiale pentru biogeneza vacuolei. Această temă este explorată în continuare de Ouellette și Carabeo (2010)care descriu un exemplu al modului în care bacteriile intracelulare obligate interacționează intim cu resursele gazdei și depind de acestea. Aceștia demonstrează că ratele de reciclare a veziculelor care conțin transferuri sunt importante pentru o creștere optimă a chlamydiilor. Nu a fost clar dacă această cale este necesară pentru a furniza fier, însă un raport de Metode de Thompson și Carabeo (2011) ilustrează importanța fierului în dezvoltarea chlamydiilor și stabilește o metodă nouă de a induce înfometarea cu fier în timpul infecțiilor cu bacterii intracelulare obligate.
Similar cu cazul verilor lor facultativi, secreția de proteine efectoare interactive cu gazda reprezintă un mecanism semnificativ utilizat de bacteriile intracelulare obligate pentru a promova virulența prin modularea proceselor celulelor gazdă. Prin urmare, nici o analiză a microbiologiei intracelulare obligate nu ar fi completă fără a include opiniile actuale privind secreția de proteine și funcția proteinelor efectoare. Betts-Hampikian și Fields (2010)oferă o trecere în revistă amănunțită a mecanismului de secreție de tip III al chlamydiilor și subliniază constatările care indică adaptări unice la stilul de viață intracelular obligat. Stone et al. (2011) extind această discuție într-un articol de cercetare original care explorează mecanismele moleculare utilizate pentru a regla activitatea aparatului de secreție. În cele din urmă, două articole explorează funcția proteinei efectoare specifice. Zhong (2011)explorează pe larg rolul proteazelor secretate în sculptarea mediului intracelular al gazdei, generând în același timp o rezervă de aminoacizi pentru utilizarea de către parazit, în timp ce Broederdorf și Voth (2011) oferă un comentariu interesant cu privire la mecanismele anti-apoptotice ale unei proteine efectoare de tip IV secretate de C. burnetii.
Investigarea biologiei infecției bacteriilor intracelulare obligate este adesea un proces complicat. În primul rând, pot exista bariere psihologice care îi fac pe cercetători să ezite chiar să efectueze cercetări. De exemplu, Wolf (2011) descrie dilema care limitează în prezent interesul în ceea ce privește patogeneza Chlamydia pneumoniae. Cu toate acestea, lipsa unui sistem genetic tratabil reprezintă, probabil, cea mai mare barieră care încurcă progresul semnificativ în biologia intracelulară obligatorie. În trecut, studiile proteomice riguroase au contribuit la realizarea de progrese în absența generării de mutanți. De exemplu, analizele proteomice ale Anaplasma și Ehrlichia efectuate de Lin et al. (2011) ilustrează modul în care aceste studii pot oferi informații utile. Din fericire, viitorul pare acum luminos pentru un anumit grad de manipulare genetică. Beare et al. (2011)oferă o trecere în revistă atentă a factorilor care au încurcat eforturile în trecut și rezumă progresele interesante în care s-au făcut progrese reale în analizele genetice ale bacteriilor intracelulare obligatorii. În mod semnificativ, s-au făcut progrese și în sistemul Chlamydia, care a fost istoric dificil de rezolvat, unde este acum posibil să se genereze mutații țintite în genele chlamydiale. După cum ilustrează eșantionul de articole din acest număr de subiecte speciale, biologia și patogeneza bacteriilor intracelulare obligate reprezintă un domeniu fertil de investigație care este probabil pregătit să se extindă rapid în viitor.
.