Strømning

I biologi er udstrømning en mekanisme, hvormed celler afviser giftige forbindelser udefra: antibiotika , tungmetaller, stoffer osv. Efflux er en aktiv , energiafhængig transportmekanisme , der leveres af transmembranproteiner kaldet efflukspumper.

Mange udstrømningssystemer findes i bakterier , men også i eukaryote celler . Udstrømningsmekanismerne bidrager blandt andet til fremkomsten af ​​resistens over for forskellige farmakologiske behandlinger såsom resistens over for antibiotika eller resistens over for kemoterapier mod kræft. Det brede spektrum af nogle efflukspumper kan føre til fremkomsten af multilægemiddelresistens fænotyper .

Tilstrømning i bakterier

Efflux-systemer findes i de fleste bakterier. Der er forskellige typer udstrømningspumper, der adskiller sig fra struktur, organisation i membranen, energikilde, der bruges til pumpning, og de molekyler, de udstrømmer. De er klassificeret i fem familier:

• RND -familien (Resistance-Nodulation-Division), specifik for gramnegative bakterier . Disse pumper passerer gennem de to membraner af disse bakterier ved hjælp af en tredelt samling: et trin i den indre membran og et trin i den ydre membran , forbundet med et periplasmatisk trin . Proteinerne i denne familie er stort set involveret i udstrømningen af ​​antibiotika. Deres energikilde er protongradienten over membranen.
• De CBA bærere ( ATP -bindende bånd ). Dette er en meget stor familie af pumper til stede gennem hele livet, der bruger hydrolyse af ATP som en energikilde for at sikre transport.
• Den MFS familien ( Major facilitator superfamilien ), repræsenteret i alle levende arter, omfatter forskellige luftfartsselskaber, hvoraf nogle er specialiseret i medicin efflux. Disse proteiner har 12 eller 14 transmembrane helixer og er cotransportører koblet til protongradienten over membranen.
• Den SMR familien ( Small multilægemiddelresistens ). Dens transportører er generelt sammensat af 100 til 200 aminosyrerester og 4 transmembrane helixer. De fungerer generelt som homodimerer . Nogle SMR-transportører er sammensat af to forskellige, men homologe underenheder . Imidlertid er den nøjagtige struktur og topologi af dets proteiner stadig et spørgsmål om kontrovers.
• Den MATE familie ( Multidrug og toksisk forbindelse ekstrudering ). De findes i de 3 klader af levende væsener (bakterier, arkæer og eukaryoter). De gør det muligt at eksportere endogene kationer , lipofile stoffer eller endog endogene xenobiotika . Dette er den senest karakteriserede familie blandt de 5 kendte familier. For øjeblikket er omkring tyve MATE-transportører blevet karakteriseret.

Betydningen i bakteriel resistens

Dette udstrømningssystem tillader også bakterier at afvise antibiotika i deres miljø, hvilket gør det til en vigtig resistensfaktor. Der er flere faktorer, der forklarer betydningen af ​​disse pumper i udviklingen af ​​bakteriel resistens:

• Bakterier er i stand til at udtrykke flere forskellige pumper på deres membran. Den genomet af Escherichia coli indeholder fx gener , der koder for tre RND pumper, MFS fire pumper, en pumpe og en SMR MATE pumpe. Hver af disse pumper frigiver en eller flere forskellige typer molekyler.
• Nogle pumper er specifikke for en type substrat, men andre kan spilde flere forskellige typer forbindelser, såsom AcrAB-TolC-pumpen, hvilket tillader et bredere spektrum af resistens, samtidig med at antallet af gener, der er nødvendige, og mængden af ​​farvestof, der er brugt, reduceres.
• De gener, der koder for efflukspumper, findes på kromosomer og / eller bakterielle plasmider . Hvis genet findes på et kromosom, kan en naturlig selektionsmekanisme sættes på plads og forårsage fremkomsten af ​​mutationer, der overudtrykker disse gener, hvilket muliggør udvikling af resistens. Hvis genet findes på plasmider, bliver det også muligt for dem at propagere dette resistensgen gennem en bakteriepopulation.
• Efflux pumper er også involveret i dannelsen af biofilm , selv involveret i antibiotikaresistens.

Nye efflukspumpehæmmermolekyler er i øjeblikket under udvikling. Administration af dem i kombination med et antibiotikum, der normalt udskilles af disse pumper, vil gendanne aktiviteten af ​​dette antibiotikum og dermed begrænse bakterieresistens.

Tilstrømning i eukaryoter

Det vigtigste udstrømningssystem hos mennesker er P-glykoproteinet , der blev opdaget i 1976 af Juliano og Ling, som tilhører ABC-transportørfamilien. De modulerer akkumuleringen af antimikrobielle midler i fagocytiske celler og spiller en vigtig rolle i transepitelial transport, fjernelse af galde fra hepatocytter , funktion af blod og placenta barrierer såvel som renal udskillelse af toksiner. Dens transportører er en af ​​hovedårsagerne til modstand mod kræftmolekyler i eukaryote celler.

Noter og referencer

1. Vincent Cattoir , “  Efflux pumper og antibiotikaresistens i bakterier  ”, Pathologie Biologie , bind.  52, nr .  10,2004, s.  607-616 ( DOI  10.1016 / j.patbio.2004.09.001 , læst online , adgang til 14. januar 2017 )
2. Keith Poole , "  Efflux pumper som antimikrobielle resistensmekanismer  ", Annals of Medicine , bind.  39, nr .  3,1 st januar 2007, s.  162–176 ( ISSN  0785-3890 , PMID  17457715 , DOI  10.1080 / 07853890701195262 , læst online , adgang 15. januar 2017 )
3. Monique Putman , Hendrik W. van Veen og Wil N. Konings , “  Molecular Properties of Bacterial Multidrug Transporters  ”, Microbiology and Molecular Biology Reviews , vol.  64, nr .  4,15. januar 2017, s.  672–693 ( ISSN  1092-2172 , PMID  11104814 , PMCID  99009 , læst online , adgang 15. januar 2017 )
4. MD Marger og MH Saier , "  A major superfamily of transmembrane facilitators That catalysis uniport, symporter and antiporter  " Trends in Biochemical Sciences , bind.  18, nr .  1,1 st januar 1993, s.  13–20 ( ISSN  0968-0004 , PMID  8438231 , læst online , adgang 15. januar 2017 )
5. Dijun Fra Hendrik W van Veen , Satoshi Murakami og Klaas M Pos , "  Struktur og mekanisme for samarbejde bakterielle multilægemiddel transportører  ," Nuværende mening i strukturel biologi , bind.  33,1 st august 2015, s.  76–91 ( ISSN  0959-440X , DOI  10.1016 / j.sbi.2015.07.015 , læst online , adgang til 30. maj 2019 )
6. “  Scopus preview - Scopus - Welcome to Scopus  ” , på www.scopus.com (adgang 30. maj 2019 )
7. (in) LJV Piddock og MA Webber , "  Betydningen af ​​bakterielle efflukspumper i antibiotikaresistens  " , Journal of Antimicrobial Chemotherapy , vol.  51, n o  1,1 st januar 2003, s.  9–11 ( ISSN  0305-7453 , DOI  10.1093 / jac / dkg050 , læst online , adgang 30. maj 2019 )
8. (i) Ben F. Luisi , Wah Chiu , Henrietta Venter og Thelma Ohene-Agyei , "  Opbygning af multilægemiddelresistens efflux AcrAB-TolC pumpe  " , Nature , vol.  509, nr .  7501,Maj 2014, s.  512–515 ( ISSN  1476-4687 , DOI  10.1038 / nature13205 , læst online , adgang 30. maj 2019 )
9. (in) Siham Berra , "  Overekspressionen af ​​effluxpumpen Tpo1 fører til bleomycinresistens i Saccharomyces cerevisiae  " , University of Montreal (afhandling) ,3. august 2012( læs online , hørt 30. maj 2019 )
10. (i) N. Atac , O. Kurt Azap I. Dolapci og A. Yesilkaya , "  The role of AcrAB-TolC effluxpumper er kinolonresistens af E. coli ST131  " , Current Microbiology , vol.  75, nr .  12,1 st december 2018, s.  1661–1666 ( ISSN  1432-0991 , DOI  10.1007 / s00284-018-1577-y , læs online , adgang til 30. maj 2019 )
11. Ilyas Alav , J Mark Sutton og Khondaker Miraz Rahman , "  Rolle af bakterielle efflukspumper i dannelse af biofilm  ", Journal of Antimicrobial Chemotherapy , vol.  73, nr .  8,1 st august 2018, s.  2003–2020 ( ISSN  0305-7453 , DOI  10.1093 / jac / dky042 , læst online , adgang til 16. april 2021 )
12. Sara M. Soto , "  Rollen af ​​efflukspumper i antibiotikaresistens af bakterier indlejret i en biofilm  ", Virulence , bind.  4, n o  3,1 st april 2013, s.  223–229 ( ISSN  2150-5594 , PMID  23380871 , PMCID  PMCPMC3711980 , DOI  10.4161 / viru.23724 , læst online , adgang 30. maj 2019 )
13. (in) Xian-Zhi Li, "  Udfordringen ved antibiotisk effluksmedieret resistens i gramnegative bakterier  " , Clinical Microbiology Reviews ,april 2015, s.  337-418 ( læs online )
14. Momen Askoura , Walid Mottawea , Turki Abujamel og Ibrahim Taher , ”  efflux pump inhibitors (ØPI'er) som nye antimikrobielle midler mod Pseudomonas aeruginosa  ”, Den libyske Journal of Medicine , vol.  6,13. maj 2011( ISSN  1993-2820 , PMID  21594004 , PMCID  PMCPMC3096568 , DOI  10.3402 / ljm.v6i0.5870 , læst online , adgang til 30. maj 2019 )
15. RL Juliano og V. Ling , "  En overfladeglycoprotein-modulerende lægemiddelpermeabilitet i kinesiske hamsters ovariecellemutanter  ", Biochimica Et Biophysica Acta , bind.  455, nr .  1,11. november 1976, s.  152–162 ( ISSN  0006-3002 , PMID  990323 , læst online , adgang til 30. maj 2019 )
16. PO Ughachukwu og PC Unekwe , “  Efflux Pump-Mediated Resistance in Chemotherapy  ”, Annals of Medical and Health Sciences Research , vol.  2 n o  22012, s.  191–198 ( ISSN  2141-9248 , PMID  23439914 , PMCID  PMCPMC3573517 , DOI  10.4103 / 2141-9248.105671 , læst online , adgang til 30. maj 2019 )

Se også

Relaterede artikler

• Antibiotikaresistens
• Glykoprotein P