Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

6.2: Бактериальные сигналы
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Бактериальные сигналы
 
Этот закадровый голос сгенерирован компьютером
ТРАНСКРИПТ
* Текстовый перевод сгенерирован компьютером

6.2: Бактериальные сигналы

Обзор

Иногда группа бактерий ведет себя как сообщество. Для достижения этой цели они участвуют в зондировании кворума, восприятии более высокой плотности клеток, что приводит к сдвигу экспрессии генов. Кворум зондирования включает в себя как внеклеточной, так и внутриклеточной сигнализации. Сигнальный каскад начинается с молекулы, называемой аутоиндуцером (ИИ). Индивидуальные бактерии производят ИИ, которые выходят из мембраны бактериальных клеток во внеклеточное пространство. ИИ могут пассивно перемещаться по градиенту концентрации из клетки или активно транспортироваться через бактериальную мембрану.

Внеклеточная концентрация ИИ дает сигналы бактериям

Когда плотность клеток в бактериальных популяциях низка, ИИ рассеиваются от бактерий, сохраняя экологическая концентрацию ИИ на низком уровне. По мере того как бактерии воспроизводят и продолжают выделять ИИ, концентрация ИИ увеличивается, в конечном итоге достигая пороговой концентрации. Этот порог позволяет ИИ связывать мембранные рецепторы с бактериями, вызывая изменения в экспрессии генов во всем бактериальном сообществе.

Грам Окрашивание

Многие бактерии широко классифицируются как грамм положительный или грамм отрицательный. Эти термины относятся к цвету, что бактерии взять на себя при лечении с серией окрашивания решений, которые были разработаны Ганс Кристиан Иоахим Грам более века назад. Если бактерии подобрать фиолетовый цвет, они грамм-положительный; если они выглядят красными, они грамотрицательных. Эти пятна цвета подобраны бактериями из-за различных химических их клеточных стенок. Различный состав стенок бактериальных клеток определяет способы взаимодействия бактерий друг с другом и окружающей средой и часто непосредственно участвует в причинении заболевания. Например, клеточные стенки грамотрицательных бактерий в основном сделаны из липополисахарид, также известный как эндотоксин, который вызывает септический шок в крови пациента.

Кворум зондирования в Грам Положительные и Грам Отрицательные бактерии

В грамположительных бактериях кворум чаще всего возникает в два этапа. Во-первых, ИИ, аутоиндуцирование пептида (AIP), связывает мембранный рецептор, когда внешняя концентрация достаточно высока. Связывание активирует внутренние ферменты, так называемые вторые киназы посланника, которые фосфорилатные транскрипционные факторы. Факторы транскрипции затем регулируют экспрессию различных генов.

Однако в случае многих грамотрицательных бактерий зондирование кворума происходит в одношаговом процессе. Когда внешняя концентрация ИИ достигает порога, ИИ пересекает мембрану (через транспортер) и возвращается в клетку. Оказавшись внутри, он может непосредственно взаимодействовать с транскрипционными факторами для регулирования экспрессии генов. Этот тип сигнализации не требует посредника или второго посланника. ИИ сам по себе является посланником. Однако даже без второго мессенджера внутриклеточная сигнализация может быть сложной.

Сигнализация в бактерии, которая производит свет

Одним из примеров этого является бактерия Photorhabdus luminescens, который является грамма отрицательным. Он производит аутоиндуцер 2 (АИ-2) как сигнал зондирования кворума и как внутриклеточный сигнал. Бактерии высвобождает АИ-2 в окружающую среду. Когда АИ-2 достигает пороговых уровней за пределами бактериальных клеток, АИ-2 связывается с транспортером АТФ-связывающей кассеты (ABC) на бактериальной мембране, и он повторно интернализируется транспортером ABC. Затем внутриклеточная киназа, LsrK, фосфорилат АИ-2 себя. После активации таким образом, АИ-2 сам может выполнять в качестве транскрипции фактор, активации генов, которые кодируют фермент люциферазы. Люцифераза производит свет при катализинге специфических реакций. Таким образом, только тогда, когда население фоторабдуса достигает критической плотности, можно увидеть их биолюминесценцию. Было высказано предположение, что эта бактерия несет ответственность за синевато-зеленое свечение видели в ранах некоторых солдат Гражданской войны США после битвы при Шило.

Кворум Сигнализация и Бактериальные инфекции имплантированных медицинских устройств

Распространение бактерий по поверхности медицинских имплантатов происходит через кворум сигнализации и может вызвать опасные для жизни инфекции. Много исследований продолжается, чтобы найти способы, чтобы остановить бактериальные биопленки от формирования в медицинских условиях. Большая часть этого исследования сосредоточена на разработке новых материалов, которые не подменяются для роста бактерий. Тем не менее, биологические соединения, в том числе вещества, вырабатываемые некоторыми видами бактерий, также расследуются на их бактериальные свойства ингибирования.


Литература для дополнительного чтения

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter