Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

6.2: Bacteriële signalering
INHOUDSOPGAVE

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
Bacteriële signalering
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT
* De tekstvertaling is door de computer gegenereerd

6.2: Bacteriële signalering

Overzicht

Soms gedraagt een groep bacteriën zich als een gemeenschap. Om dit te bereiken, houden ze zich bezig met quorum sensing, de perceptie van een hogere celdichtheid die resulteert in een verschuiving in genexpressie. Quorumsensing omvat zowel extracellulaire als intracellulaire signalering. De signaalcascade begint met een molecuul dat een autoinducer (AI) wordt genoemd. Individuele bacteriën produceren AI's die uit het bacteriële celmembraan naar de extracellulaire ruimte gaan. AI's kunnen passief langs een concentratiegradiënt de cel uit of actief door het bacteriële membraan worden getransporteerd.

De extracellulaire concentratie van AI's geeft signalen aan bacteriën

Wanneer de celdichtheid in de bacteriepopulaties laag is, diffunderen de AI's weg van de bacteriën, waardoor de omgevingsconcentratie van AI's laag blijft. Terwijl bacteriën zich voortplanten en doorgaan met het uitscheiden van AI's, neemt de concentratie van AI's toe en bereikt uiteindelijk een drempelconcentratie. Deze drempel stelt AI's in staat om membraan rec te bindeneptoren op de bacteriën, waardoor veranderingen in genexpressie in de hele bacteriegemeenschap worden veroorzaakt.

Gramkleuring

Veel bacteriën worden grofweg geclassificeerd als grampositief of gramnegatief. Deze termen verwijzen naar de kleur die de bacteriën aannemen wanneer ze worden behandeld met een reeks kleuringsoplossingen die meer dan een eeuw geleden zijn ontwikkeld door Hans Christian Joachim Gram. Als bacteriën een paarse kleur krijgen, zijn ze grampositief; als ze er rood uitzien, zijn ze gramnegatief. Deze vlekkleuren worden door de bacteriën opgepikt vanwege de verschillende chemie van hun celwanden. De verschillende samenstelling van de bacteriële celwanden bepaalt de manier waarop de bacteriën met elkaar en hun omgeving omgaan en zijn vaak direct betrokken bij het veroorzaken van ziekten. Zo zijn de celwanden van gramnegatieve bacteriën voornamelijk gemaakt van lipopolysaccharide, ook wel endotoxine genoemd, dat een septische shock veroorzaakt in het bloed van een patiënt.

Quorumwaarneming in grampositief en gramneGative Bacteriën

Bij grampositieve bacteriën vindt quorumsensing meestal in twee stappen plaats. Ten eerste bindt de AI, een autoinducing peptide (AIP), een membraanreceptor wanneer de externe concentratie voldoende hoog is. De binding activeert interne enzymen, zogenaamde second messenger kinasen die transcriptiefactoren fosforyleren. De transcriptiefactoren reguleren vervolgens de expressie van verschillende genen.

In het geval van veel gramnegatieve bacteriën vindt quorumsensing echter plaats in een eenstapsproces. Wanneer de externe concentratie van AI's de drempel bereikt, passeert de AI het membraan (via een transporteur) en gaat opnieuw de cel binnen. Eenmaal binnen kan het direct interageren met transcriptiefactoren om genexpressie te reguleren. Voor dit type signalering is geen tussenpersoon of second messenger nodig. De AI zelf is de boodschapper. Maar zelfs zonder een tweede boodschapper kan de intracellulaire signalering gecompliceerd zijn.

Signalering in een bacterie die produceertLicht

Een voorbeeld hiervan is de bacterie Photorhabdus luminescens , die gramnegatief is. Het produceert autoinducer 2 (AI-2) als quorumdetectiesignaal en als intracellulair signaal. De bacteriën geven AI-2 af aan het milieu. Wanneer AI-2 drempelwaarden bereikt buiten de bacteriële cellen, bindt AI-2 zich aan een ATP-binding cassette (ABC) -transporter op het bacteriële membraan en wordt het opnieuw geïnternaliseerd door de ABC-transporter. Vervolgens fosforyleert een intracellulair kinase, LsrK, AI-2 zelf. Eenmaal op deze manier geactiveerd, kan AI-2 zelf fungeren als een transcriptiefactor en genen activeren die coderen voor het enzym luciferase. Luciferase produceert licht bij het katalyseren van specifieke reacties. Dus alleen wanneer de Photorhabdus luminescens- populatie een kritische dichtheid bereikt, kun je hun bioluminescentie zien. Er is gesuggereerd dat deze bacterie verantwoordelijk was voor de blauwgroene gloed die te zien was in de wonden van sommige Amerikaanse soldaten uit de burgeroorlog na de slag om Shiloh.

De verspreiding van bacteriën over het oppervlak van medische implantaten vindt plaats via quorumsignalering en kan levensbedreigende infecties veroorzaken. Er is veel onderzoek gaande om manieren te vinden om de vorming van bacteriële biofilms in medische omgevingen te stoppen. Veel van dit onderzoek is gericht op het ontwikkelen van nieuwe materialen die niet vatbaar zijn voor bacteriegroei. Biologische verbindingen, waaronder stoffen die door sommige soorten bacteriën worden geproduceerd, worden echter ook onderzocht op hun bacteriële remmende eigenschappen.


Aanbevolen Lectuur

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

Waiting X
simple hit counter