БИОХИМИЯ, 2019, том 84, вып. 6, с. 849–859

УДК 577.22

Противоположный эффект ингибиторов ROCK и Src киназы на чувствительность клеток эукариот к инвазии бактерий Serratia grimesii

© 2019 Е.С. Божокина, О.А. Цаплина, С.Ю. Хайтлина *

Институт цитологии РАН, 194064 Санкт-Петербург, Россия; электронная почта: skhspb@gmail.com

Поступила в редакцию 20.09.2018
После доработки 22.11.2018
Принята к публикации 22.11.2018

DOI: 10.1134/S0320972519060101

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: инвазия бактерий, Serratia grimesii, протеинкиназа ROCK, протеинкиназа Src, RhoA.

Аннотация

Проникновение бактерий в клетки эукариот определяется сложным взаимодействием бактериальных и клеточных факторов. Являясь частью окружающей среды, условно-патогенные бактерии разработали различные механизмы взаимодействия с рецепторами клеточной поверхности, такими как Е-кадгерин, интегрины или рецептор эпидермального фактора роста, что позволяет бактериям активировать компоненты сигнальных путей эукариотических клеток и способствует проникновению бактерий в клетки, их выживанию и внутриклеточному размножению. Исследуя механизмы проникновения условно-патогенных бактерий Serratia grimesii в культивируемые эукариотические клетки, мы ранее установили, что обработка клеток N-ацетилцистеином (NAC) увеличивает инвазию S. grimesii, и этот эффект коррелирует с увеличением экспрессии Е-кадгерина. Так как NAC регулирует экспрессию ROCK киназы и Src киназы, целью данной работы было выявление участия этих компонентов сигналинга в инвазии S. grimesii. Результаты ингибиторного анализа показали, что чувствительность культивируемых клеток разного происхождения к инвазии бактериями S. grimesii значительно увеличивается после обработки клеток специфическим ингибитором протеинкиназы ROCK Y-27632. С другой стороны, введение в клетки Rho-ингибирующей siRNA или ингибитора Src киназы Src-I1 уменьшало инвазию. Изменения чувствительности клеток к бактериям, вызванные ингибиторами, коррелируют с соответствующими изменениями в экспрессии Е-кадгерина, увеличивающейся при ингибировании ROCK киназы и уменьшающейся при ингибировании Src киназы. Эти результаты демонстрируют участие протеинкиназ ROCK и Src в инвазии бактерий S. grimesii в эукариотические клетки и позволяют предположить, что в инвазию S. grimesii вовлечены компоненты других сигнальных путей, активность которых, по-видимому, увеличивается при Y-27632-зависимом ингибировании ROCK киназы.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи:

captcha

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 17-04-00558).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с использованием животных или участием людей в качестве объектов.

Список литературы

1. Ham, H., Sreelatha, A., and Orth, K. (2011) Manipulation of host membranes by bacterial effectors, Nat. Rev. Microbiol., 9, 635–646, doi: 10.1038/nrmicro2602.

2. Bhavsar, P.A., Guttman, J.A., and Finlay, B.B. (2007) Manipulation of host–cell pathways by bacterial pathogens, Nature, 449, 827–834, doi: 10.1038/nature06247.

3. Carabeo, R. (2011) Bacterial subversion of host actin dynamics at the plasma membrane, Cell. Microbiol., 13, 1460–1469, doi: 10.1111/j.1462-5822.2011.01651.x.

4. Personic, N., Barlocher, K., Finsel, I., and Hilbi, H. (2016) Subversion of retrograde trafficking by translocated pathogen effectors, Trends Microbiol., 24, 450–462, doi: 10.1016/j.tim.2016.02.003.

5. Weber, M.M., and Faris, R. (2018) Subversion of the endocytic and secretory pathways by bacterial effector proteins, Front. Cell Dev. Biol., 6, 1–17, doi: 10.3389/fcell.2018.00001.

6. Rosenshine, I., and Finlay, B.B. (1993) Exploitation of host signal transduction pathways and cytoskeletal functions by invasive bacteria, BioEssays, 15, 17–24, doi: 10.1002/bies.950150104.

7. Cossart, P., and Sansonetti, P.J. (2004) Bacterial invasion: the paradigms of enteroinvasive pathogens, Science, 304, 242–248, doi: 10.1126/science.1090124.

8. Boumart, Z., Velge, P., and Wiedemann, A. (2014) Multiple invasion mechanisms and different intracellular behaviors: a new vision of Salmonella–host cell interaction, FEMS Microbiol. Lett., 361, 1–7, doi: 10.1111/1574-6968.12614.

9. Mattock, E., and Blocker, A.J. (2017) How do the virulence factors of Shigella work together to cause disease? Front. Cell Infect. Microbiol., 64, doi: 10.3389/fcimb.2017.00064.

10. Bonazzi, M., Lecuit, M., and Cossart, P. (2009) Listeria monocytogenes internalin and E-cadherin: from structure to pathogenesis, Cell. Microbiol., 11, 693–702, doi: 10.1111/j.1462-5822.2009.01293.x.

11. Ribet, D., and Cossart, P. (2015) How bacterial pathogens colonize their hosts and invade deeper tissues, Microb. Infect., 17, 173–183, doi: 10.1016/j.micinf.2015.01.004.

12. Agerer, F., Antje, M., Ohlsen, K., and Hauck, C.R. (2003) Integrin-mediated Invasion of Staphylococcus aureus into human cells requires Src family protein-tyrosine kinases, J. Biol. Chem., 278, 42524–42531, doi: 10.1074/jbc.M302096200.

13. Eitel, J., Heise, T., Thiesen, U., and Dersch, P. (2005) Cell invasion and IL-8 production pathways initiated by YadA of Yersinia pseudotuberculosis require common signalling molecules (FAK, c-Src, Ras) and distinct cell factors, Cell. Microbiol., 7, 63–77, doi: 10.1111/j.1462-5822.2004.00434.x.

14. Scibelli, A., Roperto, S., Manna, L., Pavone, L.M., Tafuri, S., Della Morte, R., and Staiano, N. (2007) Engagement of integrins as a cellular route of invasion by bacterial pathogens, Veter. J., 173, 482–491, doi: 10.1016/j.tvjl.2006.01.010.

15. Wiedemann, A., Mijouin, L., Ayoub, M.A., Barilleau, E., Canepa, S., Teixeira-Gomes, A.P., Le Vern, Y., Rosselin, M., Reiter, E., and Velge, P. (2016) Identification of the epidermal growth factor receptor as the receptor for Salmonella Rck-dependent invasion, FASEB J., 304, 4180–4191, doi: 10.1096/fj.201600701R.

16. Mambu, J., Virlogeux-Payant, I., Holbert, S., Grepinet, O., Velge, P., and Wiedemann, A. (2017) An updated view on the Rck invasin of Salmonella: still much to discover, Front. Cell. Infect. Microbiol., 7, 500, doi 10.3389/fcimb.2017.00500.

17. Grimont, F., and Grimont, P.A.D. (2006) The genus Serratia, Prokaryotes, 6, 219–244, doi: 10.1007/0-387-30746-x_11.

18. Mahlen, S.D. (2011) Serratia infections: from military experiments to current practice, Clin. Microbiol. Rev., 24, 755–791, doi: 10.1128/CMR.00017-11.

19. Bozhokina, E.S., Tsaplina, O.A., Efremova, T.N., Kever, L.V., Demidyuk, I.V., Kostrov, S.V., Adam, T., Komissarchik, Y.Y., and Khaitlina, S.Y. (2011) Bacterial invasion of eukaryotic cells can be mediated by actin-hydrolysing metalloproteases grimelysin and protealysin, Cell Biol. Int., 35, 111–118, doi: 10.1042/CBI20100314.

20. Bozhokina, E., Vakhromova, E., Gamaley, I., and Khaitlina, S. (2013) N-acetylcysteine increases susceptibility of HeLa cells to bacterial invasion, J. Cell. Biochem., 114, 1568–1574, doi: 10.1002/jcb.24498.

21. Bozhokina, E., Khaitlina, S., and Gamaley, I. (2015) Dihydrolipoic but not alpha-lipoic acid affects susceptibility of eukaryotic cells to bacterial invasion, Biochem. Biophys. Res. Commun., 460, 697–702, doi: 10.1016/j.bbrc.2015.03.092.

22. Parasassi, T., Brunelli, R., Bracci-Laudiero, L., Greco, G., Gustafsson, A.C., Krasnowska, E.K., Lundeberg, J., Lundeberg, T., Pittaluga, E., Romano, M.C., and Serafino, A. (2005) Differentiation of normal and cancer cells induced by sulfhydryl reduction: biochemical and molecular mechanisms, Cell Death Differ., 12, 1285–1296, doi: 10.1038/sj.cdd.4401663.

23. Kirchner, M., and Higgins, D.E. (2008) Inhibition of ROCK activity allows InlF-mediated invasion and increased virulence of Listeria monocytogenes, Mol. Microbiol., 68, 749–767, doi: 10.1111/j.1365-2958.2008.06188.x.

24. Krasnowska, E.K., Pittaluga, E., Brunati, A.M., Brunelli, R., Costa, G., De Spirito, M., Serafino, A., Ursini, F., and Parasassi, T. (2008) N-acetyl-l-cysteine fosters inactivation and transfer to endolysosomes of c-Src, Free Radic. Biol. Med., 45, 1566–1572, doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2008.09.012.

25. Bozhokina, E., Khaitlina, S., and Adam, T. (2008) Grimelysin, a novel metalloprotease from Serratia grimesii, is similar to ECP32, Biochem. Biophys. Res. Commun., 367, 888–892, doi: 10.1016/j.bbrc.2008.01.003.

26. Prouty, A.M., and Gunn, J.S. (2000) Salmonella enterica serovar typhimurium invasion is repressed in the presence of bile, Infect. Immun., 68, 6763–6769.

27. Svoboda, K.K.H., Moessner, P., Field, T., and Acevedo, J. (2004) ROCK inhibitor (Y27632) increases apoptosis and disrupts the actin cortical mat in embryonic avian corneal epithelium, Dev. Dyn., 229, 579–590, doi: 10.1002/dvdy.20008.

28. Heng, B.C. (2009) Effect of Rho-associated kinase (ROCK) inhibitor Y-27632 on the post-thaw viability of cryopreserved human bone marrow-derived mesenchymal stem cells, Tissue Cell, 41, 376–380, doi: 10.1016/j.tice.2009.01.004.

29. Riento, K., and Ridley, A.J. (2003) ROCKs: multifunctional kinases in cell behaviour, Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 4, 446–456, doi: 10.1038/nrm1128.

30. Rajakyla, E.K., and Vartiainen, M.K. (2014) Rho, nuclear actin, and actin-binding proteins in the regulation of transcription and gene expression, Small GTPases, 5, e27539, doi: 10.4161/sgtp.27539.

31. Rath, N., Morton, J.P., Julian, L., Helbig, L., Kadir, S., McGhee, E.J., Anderson, K.I., Kalna, G., Mullin, M., Pinho, A.V., Rooman, I., Samuel, M.S., and Olson, M.F. (2017) ROCK signaling promotes collagen remodeling to facilitate invasive pancreatic ductal adenocarcinoma tumor cell growth, EMBO Mol. Med., 9, 198–218, doi: 10.15252/emmm.201606743.

32. Piltti, J., Bygdell, J., Fernandez-Echevarria, C., and Marcellino, D. (2017) Rho-kinase inhibitor Y-27632 and hypoxia synergistically enhance chondrocytic phenotype and modify S100 protein profiles in human chondrosarcoma cells, Sci. Rep., 7, 3708, doi: 10.1038/s41598-017-03958-5.

33. Yeatman, T.J. (2010) A renaissance for Src, Nat. Rev. Cancer, 4, 470–480, doi: 10.1038/nrc1366.

34. Kruewel, T., Schenone, S., Radi, M., Maga, G., Rohrbeck, A., Botta, M., and Borlak, J. (2010) Molecular characterization of c-Abl/c-Src kinase inhibitors targeted against murine tumour progenitor cells that express stem cell markers, PLoS One, 5, e14143, doi: 10.1371/journal.pone.0014143.

35. Chang, Y.W., Marlin, J.W., Chance, T.W., and Jakobi R. (2006) RhoA mediates cyclooxygenase-2 signaling to disrupt the formation of adherens junctions and increase cell motility, Cancer Res., 66, 11700–11708, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-06-1818.

36. Shankar, J., and Nabi, I.R. (2015) Actin cytoskeleton regulation of epithelial mesenchymal transition in metastatic cancer cells, PLoS One, 10, e0119954, doi: 10.1371/journal.pone.0119954.

37. Lee, G., Kim H.J., and Kim, H.-M. (2016) RhoA-JNK regulates the E-cadherin junctions of human gingival epithelial cells, J. Dent. Res., 95, 284–291, doi: 10.1177/0022034515619375.

38. Ivlev, A.P., Efremova, T.N., Khaitlina, S.Yu., and Bozhokina, E.S. (2018) Difference in susceptibility of 3T3 and 3T3-SV40 cells to invasion by opportunistic pathogens Serratia grimesii, Cell Tissue Biol., 12, 33–40.

39. Sousa, S., Cabanes, D., Bougneres, L., Lecuit, M., Sansonetti, P., Tran-Van-Nhieu, G., and Cossart, P. (2007) Src, cortactin and Arp2/3 complex are required for E-cadherin-mediated internalization of Listeria into cells, Cell. Microbiol., 9, 2629–2643, doi: 10.1111/j.1462-5822.2007.00984.x.

40. Bonazzi, M., Veiga, E., Pizarro-Cerda, J., and Cossart, P. (2008) Successive post-translational modifications of E-cadherin are required for InlA-mediated internalization of Listeria monocytogenes, Cell. Microbiol., 10, 2208–2222, doi: 10.1111/j.1462-5822.2008.01200.x.

41. Eto, D.S., Jones, T.A., Sundsbak, J.L., and Mulvey, M.A. (2007) Integrin-mediated host cell invasion by type 1-piliated uropathogenic Escherichia coli, PLoS Pathog., 3, e100, doi: 10.1371/journal.ppat.0030100.

42. Liu, W., Zhao, W.D., Yan, J.C., Ren, Z.Y., Fang, W.G., Zhu, L., Shang, D.S., and Chen, Y.H. (2010) Involvement of Src tyrosine kinase in Escherichia coli invasion of human brain microvascular endothelial cells, FEBS Lett., 584, 27–32, doi: 10.1016/j.febslet.2009.10.090.

43. Amano, M., Nakayama, M., and Kaibuchi, K. (2010) Rho-Kinase/ROCK: a key regulator of the cytoskeleton and cell polarity, Cytoskeleton, 67, 545–554, doi: 10.1002/cm.20472.

44. Julian, L., and Olson, M.F. (2014) Rho-associated coiled-coil containing kinases (ROCK), Small GTPases, 5, e29846, doi: 10.4161/sgtp.29846.

45. Chen, Y.H., Chen, S.H., Jong, A., Zhou, Z.Y., Li, W., Suzuki, K., and Huang, S.H. (2002) Enhanced Escherichia coli invasion of human brain microvascular endothelial cells is associated with alternations in cytoskeleton induced by nicotine, Cell. Microbiol., 4, 503–514, doi: 10.1016/j.febslet.2009.10.090.

46. Soong, G., Martin, F.J., Chun, J., Cohen, T., Ahn, D.S., and Prince, A. (2011) Staphylococcus aureus protein A mediates invasion across airway epithelial cells through activation of RhoA GTPase signaling and proteolytic activity, J. Biol. Chem., 286, 35891–35898, doi: 10.1074/jbc.M111.295386.

47. Wolke, S., Ackermann, N., and Heesemann, J. (2011) The Yersinia enterocolitica type 3 secretion system (T3SS) as toolbox for studying the cell biological effects of bacterial Rho GTPase modulating T3SS effector proteins, Cell. Microbiol., 13, 1339–1357, doi: 10.1111/j.1462-5822.2011.01623.x.

48. Wang, L., Xue, L., Yan, H., Li, J., and Lu, Y. (2010) Effects of ROCK inhibitor, Y-27632, on adhesion and mobility in esophageal squamous cell cancer cells, Mol. Biol. Rep., 37, 1971–1977, doi: 10.1007/s11033-009-9645-9.

49. Fu, P., Tang, R., Yu, Z., Li, C., Chen, X., Xie, M., Wang, W., and Luo, X. (2016) Rho-associated kinase inhibitors promote microglial uptake via the ERK signaling pathway, Neurosci. Bull., 32, 83–91, doi: 10.1007/s12264-016-0013-1.