Пилус е адхезин, който позволява бактерии да се прикрепят към клетките, като помагат за колонизиране на гостоприемника. Грам-отрицателен бактерии по-специално обикновено са оборудвани с пилус или множество пили. Наличието на пили може значително да увеличи патогенността на даден патоген и се счита за фактор на вирулентност.
Какво е пилус?
Пилусът, или фимбриите, е компонент на прокариотите. Това е нишковиден протеин, който се намира извън клетките като клетъчно продължение и принадлежи към адхезините. Адхезините са повърхностни компоненти на бактерии които позволяват на микроорганизма да се прикрепи към биологичните структури на гостоприемника. По този начин адхезините съответстват на така наречените фактори на вирулентност, тъй като те са основна предпоставка за колонизация. В по-тесен смисъл това са бактериално произведени фактори, които позволяват на бактерията да се прикрепи към структури или клетки на гостоприемника. Например при адхезия от адхезини бактерията не просто се отмива. Експресията на адхезини варира при някои бактериални видове в зависимост от условията на околната среда. Съществуват различни видове пили в смисъл на адхезин. Клетъчните придатъци се различават по протеини, дължина и диаметър. Тяхната функция може също да бъде обект на малки вариации от бактерия до бактерия. Дължината може да варира от 0.1 до 20 микрометра. Диаметърът на пилите варира от два до около 20 микрометра. В допълнение към адхезията към интерфейси твърда течност или газ-течност, pili също така позволяват на бактериите да се прикрепят към други бактерии и да се фиксират към епителните клетки на животни. Освен това придатъците понякога участват в обмяната на бактериална ДНК. За разлика от бактериалните биччета, пили са къси и твърди. Те прожектират вътреклетъчно и извънклетъчно.
Значение и функция
Пили са най-типични за бактерии с грам-отрицателно поведение на оцветяване. Тези видове бактерии притежават един до четири от тези клетъчни процеси, в зависимост от индивида. Пили позволяват вода-колонизиращи бактерии, за да се прикрепят към твърдите вещества и по този начин остават на същото място в течна среда. Средата измива нови хранителни вещества покрай тях и отмива продуктите от разграждането на техния метаболизъм. Освен това, като се прикрепят между въздуха и течността чрез пилуса или пили, бактериите могат да извличат хранителни вещества от течната среда и да изтеглят кислород от въздуха едновременно. Прикрепването на плътен бактериален слой към повърхността на течната среда е известно още като слой от нагар. Някои видове пили се използват за хоризонтални ген прехвърляне. Тези пили се наричат F-пили или секс пили. Те са относително дебели и кухи придатъци, които имат само донорни бактерии или донори. Получателят се нарича акцептор или реципиент и пилусът се разгражда след контакт с него. Това автоматично намалява клетъчното разстояние между акцептор и донор. По този начин извън пилуса може да се установи плазмен мост на изключително малко разстояние, който служи за пренос на генетична информация. Факторите на резистентност (R) и факторите за плодовитост (F) се обменят чрез плазмения мост. Като част от този процес, двойната верига на ДНК се размотава в единични вериги, след което части от веригата мигрират от донора към реципиента. Това е последвано от разтваряне на плазмения мост. След това бактериите завършват единичната верига, за да образуват двойната верига. Все още други бактерии притежават така наречените пили тип IV, които им позволяват да се движат по твърда повърхност. Техните пили се състоят от протеинови копия на PilA и не са кухи. Те обикновено са разположени на двата полюса на бактерия, оборудвана с тях. Други видове пилус включват Hrp pilus, открит предимно в растенията патогени, пилус от тип I, пилус от тип IV и пилус на Пап. Общото на пилите се крие в техния конструктивен протеин, който съответства на така наречения пилин. Освен това повечето пили са с тръбна форма.
Болести и разстройства
При много бактерии патогенността се засилва чрез оборудване с пили. Тоест в много случаи бактерията с пилус е по-патогенна от бактерията без пилус. В този случай пили не само поема ролята на адхезин, но и ролята на фактор на вирулентност. В този контекст факторите на вирулентност са всички свойства на микроорганизма, които правят патогенния му ефект и по този начин неговата вирулентност определяем. В допълнение към пилите за прикрепване към клетките, инструментите за проникване в клетките и механизмите за клетъчно унищожаване играят роля за факторите на вирулентност на определен микроорганизъм. Факторите на вирулентност често са структурни елементи като пили, но могат да съответстват и на метаболитите на микроорганизма. В много родове бактерии пилите са критичният структурен елемент за колонизиране на организма гостоприемник. Ако бактерията не може да се прикрепи към своя гостоприемник, тя обикновено е по-малко способна да нахлуе в организма гостоприемник. Докато бактерията не нахлуе, тя не може да се размножава в гостоприемника и по този начин не може да причини патологичен състояние в тялото на домакина. В повечето случаи пили реагират по специфични или неспецифични начини с отделни рецептори в мишената клетъчната мембрана за закрепване на бактерията в нея. Специализираните пили за обмен на ДНК между бактериите също до голяма степен насърчават агресивността на патогенния агент. Колкото по-бързо патогенът може да се разпространи в тялото на гостоприемника, толкова по-агресивна и бърза е получената инфекция.
