Obligatoriska intracellulära bakterier är fulländade parasiter som ofta i hemlighet tar till sig värdresurser för att kunna utvecklas och slutligen överföras till en ny värd. Den övergripande framgången för denna överlevnadsstrategi härrör utan tvekan från samevolutionen med respektive eukaryotiska värdar under hundratals miljoner år. Många arter av obligata intracellulära bakterier är patogener som kan ha en betydande negativ inverkan på människors hälsa i hela världen. Denna koppling till mänskliga sjukdomar och den fascinerande infektionsbiologi som dessa parasiter uppvisar gör dem till utmärkta objekt för undersökning. Trots det övergripande absoluta kravet på tillväxt i eukaryota celler har denna klass av bakterier utvecklat olika strategier som gör det möjligt att kolonisera olika vävnader, celltyper och till och med subcellulära nischer. Vi har samlat en samling opinionsartiklar, översiktsartiklar och artiklar om primär forskning som fördjupar sig i den ofta unika biologin hos obligata intracellulära bakterier. Läsaren av denna Special Topics Edition kommer att finna exempel på virulensstrategier som används av Chlamydia, Anaplasma, Ehrlichia och Rickettsia. Vi har även inkluderat Coxiella i vår undersökning av obligata intracellulära bakterier. Trots den senaste utvecklingen av en värdcellsoberoende odlingsmetod (se översikten av Beare et al., 2011) är Coxiella burnetii fortfarande begränsad till intracellulär tillväxt i naturliga miljöer. Aspekter av den täckta infektionsbiologin omfattar mekanismer för värdcellsinvasion, produktion och sekretion av antivärdproteiner, näringsanskaffning och värdens immunförsvar. Tyvärr har den biologi som gör denna klass av mikrober så intressant också ofta skapat hinder som försvårar undersökningen. Dessa frågor berörs också i artiklar som förhoppningsvis visar vägen framåt.
Förmågan att invadera och få tillgång till värdcellens inre är av uppenbar betydelse för obligat intracellulära bakterier. De exakta mekanismerna för vidhäftning och invasion är dock fortfarande olösta för de flesta arter. Chan et al. (2010) går igenom den nuvarande kunskapen om adherens och invasion hos Rickettsia spp. och belyser hur ingrepp i dessa händelser skulle kunna leda till nya metoder för förebyggande och behandling. Detta är särskilt viktigt eftersom effektiviteten hos värdens immunsvar kan vara begränsad som svar på denna klass av parasiter. Även om den obligatoriska intracellulära livsstilen säkerligen skyddar patogener från värdens försvarsmekanismer i viss mån, är vissa parasitproteiner mycket immunogena. Gall et al. (2011) karakteriserar in vitro och in vivo immunsvar mot klamydiala antigener, och deras rapport väcker frågor om hur immunsvaret bidrar till den patologi som är förknippad med klamydial sjukdom.
I motsats till Rickettsia spp. sker den intracellulära utvecklingen av C. burnetii och Chlamydia spp. inom en membranbunden parasitofor vakuol. En sådan sekretering innebär unika utmaningar för dessa organismer och kräver mekanismer för att etablera och upprätthålla detta unika kompartment. Hussain et al. (2011) undersökte eukaryotiska faktorers bidrag till bildandet av den C. burnetii-innehållande vakuolen och presenterar bevis för att flera värdkinaser är nödvändiga för vakuolbiogenesen. Detta tema utforskas vidare av Ouellette och Carabeo (2010) som beskriver ett exempel på hur obligata intracellulära bakterier interagerar intimt med och är beroende av värdresurser. De visar att återvinningshastigheten för vesiklar som innehåller överföringar är viktig för optimal tillväxt av klamydia. Huruvida denna väg krävs för att leverera järn var oklart, men en metodrapport från Thompson och Carabeo (2011) illustrerar järnets betydelse för klamydiens utveckling och fastställer en ny metod för att framkalla järnbrist under infektioner med obligata intracellulära bakterier.
I likhet med vad som är fallet med deras fakultativa kusiner utgör utsöndring av värdens interaktiva effektorproteiner en viktig mekanism som används av obligata intracellulära bakterier för att främja virulens genom att modulera processer i värdcellen. Därför skulle ingen diskussion om obligat intracellulär mikrobiologi vara fullständig utan att inkludera aktuella åsikter om proteinsekretion och effektorproteinernas funktion. Betts-Hampikian och Fields (2010) ger en grundlig genomgång av chlamydias typ III-sekretionsmekanism och betonar fynd som visar på unika anpassningar till den obligatoriska intracellulära livsstilen. Stone et al. (2011) utvidgar denna diskussion i en originalforskningsartikel som utforskar molekylära mekanismer som används för att reglera aktiviteten hos sekretionsapparaten. Slutligen undersöker två artiklar specifika effektorproteiners funktion. Zhong (2011)utforskar i stort sett den roll som sekretade proteaser spelar för att forma den intracellulära värdmiljön och samtidigt generera en pool av aminosyror som parasiten kan använda, medan Broederdorf och Voth (2011) ger en intressant kommentar om de antiapoptotiska mekanismerna hos ett typ IV-sekretat effektorprotein från C. burnetii.
Undersökning av infektionsbiologin hos obligat intracellulära bakterier är ofta en komplicerad process. För det första kan det finnas psykologiska hinder som gör att forskare tvekar att ens genomföra forskning. Wolf (2011) beskriver till exempel det dilemma som för närvarande begränsar intresset när det gäller Chlamydia pneumoniaes patogenes. Avsaknaden av ett genetiskt system som går att hantera utgör kanske det största hindret som hindrar betydande framsteg inom obligatorisk intracellulär biologi. Tidigare har rigorösa proteomiska studier bidragit till att driva på utvecklingen i avsaknad av mutantgenerering. De proteomiska analyser av Anaplasma och Ehrlichia som utfördes av Lin et al. (2011) illustrerar till exempel hur dessa studier kan ge användbara insikter. Lyckligtvis verkar framtiden nu ljus för en viss grad av genetisk manipulation. Beare et al. (2011) ger en genomtänkt genomgång av faktorer som har försvårat tidigare ansträngningar och sammanfattar spännande framsteg där verkliga framsteg har gjorts i genetiska analyser av obligata intracellulära bakterier. Betydelsefullt nog har framsteg också gjorts i det historiskt sett svårhanterliga Chlamydia-systemet där det nu är möjligt att generera riktade mutationer i klamydiagener. Som urvalet av artiklar i detta nummer av Special Topics illustrerar, utgör biologi och patogenes hos obligata intracellulära bakterier ett fruktbart undersökningsområde som sannolikt kommer att expandera snabbt i framtiden.