Flagelline
Définition
La flagelline est une protéine constitutive du tube hélicoïdal des flagelles procaryotiques des bactéries. Le filament flagellaire est composé d'une seule protéine, la flagelline, sans contenir ni cystéine ni tryptophane. Les flagellines sont le principal composant des flagelles bactériens.
La flagelline et le filament flagellaire :
La structure de la flagelline et les vues en coupe et de dessus du filament flagellaire. La flagelline est la principale protéine structurale des flagelles des bactéries Gram-négatives. La protéine flagelline a un poids moléculaire de 30 à 60 kDA. Notez que la région de reconnaissance TLR5 n'est pas accessible dans les flagelles. La suppression de l'expression du gène TLR5 par l'ARNsi réduit la régulation à la hausse induite par la flagelline de l'expression du gène TSLP dans les KC humains. Il est important de noter que la présence de flagelline dans la poussière domestique, dont l'administration par les voies respiratoires peut provoquer des réactions respiratoires allergiques dépendantes du TLR5 chez la souris, a été démontrée.
Explications
La protéine flagelline Archéenne est synthétisée en tant que précurseur avec un peptide leader chargé positivement qui doit être éliminé par une peptidase membranaire spécialisée avant d'être incorporé dans le filament.
La flagelline est une protéine structurale du flagelle, un filament de surface dédié à la motilité bactérienne. Le filament flagellaire est composé de pas moins de 20 000 sous-unités de flagelline.
Chez les bactéries pathogènes, les flagelles et la machinerie de chimiotaxie contribuent à la virulence. La taille des flagellines varie de 250 à 1250 acides aminés selon les espèces bactériennes. Les flagellines peuvent subir des modifications post-traductionnelles spécifiques, en particulier chez les micro-organismes pathogènes, telles que la N-méthylation des résidus de lysine chez Salmonella enterica sérovar Typhimurium ou la glycosylation chez Campylobacter jejuni, Burkholderia cenocepacia ou Pseudomonas aeruginosa.
Les séquences primaires de la flagelline montrent des régions terminales bien conservées (environ 170 résidus à la région N-terminale et 100 à l'extrémité C-terminale) flanquant une région hypervariable centrale.
La flagelline la mieux caractérisée est la molécule FliC de Salmonella Typhimurium, une protéine longue de 494 acides aminés (lorsque la méthionine terminale est exclue). Dans le noyau du filament, les chaînes N- et C-terminales conservées de la flagelline forment des structures α-hélicoïdales emballées, qui constituent les domaines D0 et D1. Ces domaines sont essentiels pour la polymérisation et les fonctions liées à la motilité du flagelle.
La région centrale de la flagelline est variable et exposée sous la forme d'une feuille β et d'une structure repliée (domaines D2 et D3) sur la surface externe du filament. Cette partie centrale détermine le sérotype de la flagelline (typage H). Les monomères de la flagelline sont repliés de manière compacte comme dans le flagelle, à l'exception des régions les plus terminales (domaine D0), qui sont désordonnées.
TLR5
Le TLR5 reconnaît la flagelline, une protéine présente dans la structure flagellaire de nombreuses bactéries. Le TLR5 est exprimé dans les cellules épithéliales du poumon et de l'intestin, ainsi que dans les cellules dendritiques résiduelles, telles que celles situées dans la lamina propria de l'intestin. Le TLR5 peut agir à la fois comme capteur immunitaire et comme récepteur pour capturer les bactéries flagellées.
La flagelline est un puissant activateur immunitaire, stimulant divers effets biologiques qui interviennent à la fois dans les réponses inflammatoires innées et dans le développement de l'immunité adaptative. La signalisation de la flagelline via TLR5 améliore la diversité de la réponse en engageant la voie dépendante de MyD88 pour activer les réponses pro-inflammatoires.
En raison principalement de sa facilité de manipulation, la nature protéique de la flagelline est considérée comme un avantage pour de nombreuses applications immunothérapeutiques, par exemple comme adjuvant vaccinal.
Évolution
Le développement d'un stimulateur de nanoparticules à base de flagelline bien défini fournit un nouveau modèle de mécanisme d'action expliquant comment l'immunité innée déclenchée par la flagelline a évolué pour favoriser une stimulation immunitaire systémique localisée plutôt que potentiellement débilitante. La synthèse protéique acellulaire (CFPS) a été utilisée pour faciliter l'analyse mutationnelle et l'affichage précisément orienté de la flagelline sur les particules virales (VLP) de la protéine du noyau de l'hépatite B (HBc).
Le besoin de stabilité du produit et une compréhension du mécanisme d'action ont motivé des recherches indiquant que le domaine D0 de la flagelline est sensible à l'hydrolyse indépendante de la séquence d'acides aminés - apparemment en raison du besoin de flexibilité structurelle pendant la polymérisation naturelle de la flagelline. Lorsque la flagelline stabilisée D0 était attachée aux VLP HBc avec le domaine D0 tourné vers l'extérieur, la tendance de la flagelline à se polymériser provoquait la précipitation des VLP. Cependant, la fixation du domaine D0 à la surface du VLP a produit un adjuvant nanoparticulaire stable.
Étonnamment, la fixation de seulement 2 flagellines par VLP a fourni la même puissance de 1 pM que les VLP avec environ 33 flagellines attachées, ce qui suggère que le récepteur TLR5 est très efficace pour délivrer son signal intracellulaire. Ces observations suggèrent que la sensibilité aux protéases de la flagelline, sa tendance à s'agréger et sa très haute affinité pour les récepteurs TLR5 limitent sa distribution systémique pour favoriser une stimulation immunitaire localisée.
Signalisation développementale
La flagelline bactérienne est reconnue comme un signal d'invasion pathogène chez les animaux et les plantes.
Chez les animaux, la flagelline est perçue par des protéines réceptrices localisées à la surface des cellules, les récepteurs de type Toll (TLR), caractérisés par des copies en tandem de LRR dans l'ectodomaine responsable de la liaison à la flagelline, suivies de la dimérisation du récepteur et de l'initiation de l'immunité intracellulaire.
Chez les plantes, le récepteur de la flagelline est le premier PRR identifié. Grâce à un criblage de plantes mutantes d'Arabidopsis insensibles au flg22, un peptide de 22 acides aminés conservé dans l'extrémité N-terminale de la flagelline bactérienne suffisant pour déclencher la PTI, un LRR-RLK, FLAGELLIN-SENSITIVE 2 (FLS2), a été identifié comme le récepteur putatif flg22.
Synonymes, antonymes
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En rapport avec "flagelline"
En zoologie, est biflagellé ce qui possède deux flagelles, se disant d'une cellule ou un micro-organisme doublement flagellé, pourvu de deux flagelles.
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En biologie, un flagelle est un appendice cellulaire mobile muni d'un fouet ou queue, long et mince, présent dans de nombreux organismes unicellulaires...