Bakterieller Viruszwang auf bakterielle O-Antigen-Schutzschilde: Lektionen aus Koliphagen

Bei den meisten gramnegativen Bakterien tragen die Lipopolysaccharidmoleküle (LPS) der äußeren Membran (OM) lange Polysaccharidketten, die als O-Antigene oder O-Polysaccharide (OPS) bekannt sind. Die OPS-Struktur variiert stark von Stamm zu Stamm, wobei mehr als 188 O-Serotypen in E. coli beschrieben sind. Obwohl viele Bakteriophagen OPS als ihre primären Rezeptoren erkennen, können diese Moleküle auch OM-Proteine und andere OM-Oberflächenrezeptoren vor direkter Interaktion mit phagen Rezeptorbindungsproteinen (RBP) schützen. In diesem Überblick analysiere ich die Beweise, die darauf hindeuten, dass die meisten der E. coli OPS-Typen die Zellen robust vollständig abschirmen und den Zugang von Phagen zur OM-Oberfläche verhindern. Dieser Schild blockiert nicht nur virulente Phagen, sondern schränkt auch die Akquisition von Prophagen ein. Die verfügbaren Daten legen nahe, dass das OPS-vermittelte OM-Abschirmung nicht nur eines von vielen Mechanismen der bakteriellen Resistenz gegen Phagen ist. Vielmehr ist es ein allgegenwärtiger Faktor, der die Ökologie, die Phagen-Wirt-Co-Evolution und andere verwandte Prozesse in E. coli und wahrscheinlich in vielen anderen Arten von gramnegativen Bakterien erheblich beeinflusst. Die Phagen ihrerseits haben mehrere Mechanismen entwickelt, um die OPS-Schicht zu durchbrechen. Diese Mechanismen beruhen darauf, dass die phagen RBP die OPS erkennen oder alternative Rezeptoren verwenden, die oberhalb der OPS-Schicht exponiert sind. Die Daten erlauben die Interpretation, dass unabhängig von der Art der verwendeten Rezeptoren die primäre Rezeptorerkennung immer von der Erzeugung einer mechanischen Kraft gefolgt wird, die den Phagenschwanz durch die OPS-Schicht treibt. Diese Kraft kann von molekularen Motoren enzymatisch aktiver Schwanzspitzen oder von strukturellen Umstellungen des Virions zum Zeitpunkt der Infektion erzeugt werden.