6.2: Bakteri Sinyalizasyonu
Genel bakış
Bazen, bir grup bakteri bir topluluk gibi olur. Bunu başarmak için, çoğunluk algılama meşgul, gen ekspresyonunda bir kayma ile sonuçlanan yüksek hücre yoğunluğu algısı. Çoğunluk algılamahem hücre dışı hem de hücre içi sinyalizasyon içerir. Sinyal basamaklama bir otoiner (AI) adı verilen bir molekül ile başlar. Tek tek bakteriler, bakteri hücre zarının hücre dışı uzaya taşınmasına neden olan ais üretirler. AIs hücre dışında bir konsantrasyon gradyan boyunca pasif hareket edebilir, ya da aktif bakteri zarı boyunca taşınan.
AIs'in Hücre Dışı Konsantrasyonu Bakterilere Sinyal Verir
Bakteri popülasyonlarında hücre yoğunluğu düşük olduğunda, AIs'ler bakterilerden uzakdur ve AIs'lerin çevresel konsantrasyonu düşük tutar. Bakteriler çoğalır ve AIs salgılamaya devam ettikçe, AIs konsantrasyonu artar ve sonunda bir eşik konsantrasyonuna ulaşır. Bu eşik, AIs'in membran reseptörlerini bakterilere bağlamasına izin vererek tüm bakteri topluluğunda gen ekspresyonundaki değişiklikleri tetikler.
Gram Boyama
Birçok bakteri geniş gram pozitif veya gram negatif olarak sınıflandırılır. Bu terimler, bir yüzyıl önce Hans Christian Joachim Gram tarafından geliştirilen bir dizi boyama çözeltisi ile tedavi edildiğinde bakterilerin aldığı renge atıfta bulunur. Eğer bakteriler mor bir renk alırsa, gram-pozitiftirler; kırmızı görünürlerse gram-negatiftirler. Bu leke renkleri, hücre duvarlarının farklı kimyaları nedeniyle bakteriler tarafından toplanır. Bakteri hücre duvarlarının farklı bileşimi bakterilerin birbirleri ve çevreile etkileşim yollarını belirlemek ve genellikle doğrudan hastalığa neden olan. Örneğin, gram-negatif bakterilerin hücre duvarları esas olarak lipopolisakkarit yapılır, ayrıca endotoksin olarak bilinen, bir hastanın kanında septik şoka neden olan.
Gram Pozitif ve Gram Negatif Bakterilerde Çoğunluk Algılama
Gram-pozitif bakterilerde, çoğunluk algılama en sık iki adımda oluşur. İlk olarak, AI, bir otoindükleme peptid (AIP), dış konsantrasyon uytkadar yüksek olduğunda bir membran reseptörbağlanır. Bağlama iç enzimleri aktive, sözde ikinci haberci kinases bu fosforilit transkripsiyon faktörleri. Transkripsiyon faktörleri daha sonra farklı genlerin ekspresyonunu düzenler.
Birçok gram-negatif bakteri durumunda, ancak, çoğunluk algılama tek adımlı bir süreç içinde gerçekleşir. AI dış konsantrasyonu eşiğe ulaştığında, AI membran (bir taşıyıcı ile) geçer ve hücre ye girer. İçeri girdikten sonra gen ekspresyonunu düzenlemek için transkripsiyon faktörleri ile doğrudan etkileşime girebilir. Bu tür bir sinyal aracı veya ikinci haberci gerektirmez. AI kendisi haberci olduğunu. Ancak, ikinci bir haberci olmadan bile, hücre içi sinyal karmaşık olabilir.
Işık Üreten Bakterilerde Sinyal
Bunun bir örneği bakteri Photorhabdus luminescens, gram negatif olan. Otoiner2 (AI-2) bir çoğunluk algılama sinyali olarak ve hücre içi sinyal olarak üretir. Bakteriler AI-2'yi çevreye salıyor. AI-2 bakteri hücrelerinin dışındaki eşik seviyelerine ulaştığında, AI-2 bakteri zarındaki ATP bağlayıcı kasete (ABC) bağlanır ve ABC taşıyıcısı tarafından yeniden içselleştirilir. Sonra, hücre içi kinaz, LsrK, fosforilasyon AI-2 kendisi. Bir kez bu şekilde aktive, AI-2 kendisi bir transkripsiyon faktörü olarak gerçekleştirebilirsiniz, enzim luciferase kodlamak genleri aktive. Luciferase belirli reaksiyonları katalize ederken ışık üretir. Böylece sadece Photorhabdus lüminescens nüfus kritik bir yoğunluğa ulaştığında onların biyolüminesans görebilirsiniz. Bu bakterisi Shiloh savaşından sonra bazı ABD İç Savaşı askerlerinin yaralarında görülen mavimsi-yeşil parıltı sorumlu olduğu ileri sürülmüştür.
İmplante Tıbbi Cihazların Kontrasyon Sinyalizasyonu ve Bakteriyel Enfeksiyonları
Tıbbi implantların yüzeyine bakterilerin yayılması çoğunluk sinyali yoluyla meydana gelir ve hayatı tehdit eden enfeksiyonlara neden olabilir. Bakteriyel biyofilmlerin tıbbi ortamlarda oluşmasını engellemenin yollarını bulmak için büyük bir araştırma devam ediyor. Bu araştırmanın çoğu bakteri üremesine uygun olmayan yeni malzemeler geliştirmeye odaklanmaktadır. Ancak, bazı bakteriler tarafından üretilen maddeler de dahil olmak üzere biyolojik bileşikler de bakteriyel inhibisyon özellikleri açısından araştırılmaktadır.