The roles of Anaplasma phagocytophilum surface proteins in infection

点击翻译按钮获取中文摘要

Human granulocytic anaplasmosis (HGA) is a potentially fatal tick-­borne infection. The steep rise in the  number of reported cases in recent years, evidence that the true number is grossly underreported, and  its  potential  for  severe  outcome  make  HGA  an  emerging  disease  and  serious  health  concern.  The  etiologic  agent  is  Anaplasma  phagocytophilum  (Ap),  an  obligate  intracellular  bacterium  that  invades  neutrophils  and  endothelial  cells.  Like  all  obligate  intracellular  bacteria,  Ap  must  enter  host  cells  to  survive. Identifying the bacterial adhesins and host cell receptors that mediate this essential process is  fundamental  to  understanding  Ap  pathogenesis  and  for  preventing  infection.  We  have  made  great  progress on this front during the previous funding period. We identified three Ap adhesins called OmpA,  Asp14, and AipA that are sufficient and necessary for optimal invasion of myeloid and endothelial cells.  Ap upregulates each of these at two critical stages of the infection cycle that make them ideal targets  for neutralizing antibodies: when it converts to the infectious form that invades host cells and during the  tick bloodmeal that transmits Ap into mammals. The three adhesins are highly conserved among Ap  strains. We delineated the adhesins’ essential binding domains as OmpA residues 59 to 74 (OmpA59-­ 74), Asp14 residues 113 to 124 (Asp14113-­124), and AipA residues 9 to 21 (AipA9-­21). An antibody cocktail  targeting  only  these  three  binding  domains  blocks  Ap  infection  of  host  cells  in  vitro.  In  terms  of  comprehensively  dissecting  each  adhesin’s  role  in  invasion,  we  achieved  this  first  for  OmpA  by  identifying its receptor and delineating the two OmpA amino acids that mediate the interaction. We are  now  focused  on  Asp14  and  AipA.  We  identified  the  Asp14  receptor  as  a  host  cell  surface  localized  enzyme and confirmed that this interaction requires Asp14113-­124. While the Asp14 receptor contributes  to Ap adhesion, its cell surface enzymatic activity is important for invasion. The mechanism by which it  does so is undefined. We also identified two promising AipA receptor candidates. For our competitive  renewal, we will build on these exciting data. In Aim 1, we will dissect the Asp14-­receptor interaction  and its role in Ap infection in vitro and in vivo. In Aim 2, we will pinpoint the AipA receptor and define its  relevance  to  infection.  In  Aim  3,  we  will  establish  the  importance  of  OmpA,  Asp14,  and  AipA  for  Ap  infectivity in vivo using the mouse model of granulocytic anaplasmosis. Specifically, we will determine  if immunizing against the adhesins’ binding domains protects against syringe-­ and tick-­transmitted Ap  challenge. Doing so will yield a comprehensive understanding of Ap infection and establish a sound  rationale for developing approaches for preventing HGA.