stringtranslate.com

Роящаяся подвижность

Pseudomonas aeruginosa,
проявляющая роящуюся подвижность
Бактерии вида Bacillus subtilis были инокулированы в центр чашки с гелозой, содержащей питательные вещества. Бактерии начинают массово мигрировать наружу примерно через двенадцать часов после инокуляции, образуя дендриты, которые достигают края чашки (диаметром 90 мм) в течение нескольких часов. Через два дня после инокуляции количество бактерий увеличилось настолько, что они значительно рассеивают свет и кажутся белыми. Эта фотография была сделана против источника света, чтобы дендриты (белые разветвленные структуры) были четко выделены.

Роящаяся подвижность представляет собой быстрое (2–10 мкм/с) и скоординированное перемещение бактериальной популяции через твердые или полутвердые поверхности, [1] и является примером бактериальной многоклеточности и роевого поведения . Роящаяся подвижность была впервые описана Йоргеном Хенрихсеном [2] и в основном изучалась у рода Serratia , [3] [4] Salmonella , [5] Aeromonas , [6] Bacillus , [7] Yersinia , [8] Pseudomonas , [9] [10] [11] [12 ] [13] Proteus , [14] Vibrio [15] [16] и Escherichia . [17] [18]

Это многоклеточное поведение в основном наблюдалось в контролируемых лабораторных условиях и зависит от двух критических элементов: 1) состава питательных веществ и 2) вязкости питательной среды (т. е. % агара). [5] Одной из особенностей этого типа подвижности является образование дендритных фракталоподобных узоров, образованных мигрирующими роями, удаляющимися от исходного местоположения. Хотя большинство видов могут производить усики при роении, некоторые виды, такие как Proteus mirabilis, действительно образуют мотив концентрических кругов вместо дендритных узоров. [19]

Биосурфактант, кворум-сенсорика и роение

У некоторых видов для роевого движения необходимо самостоятельное производство биосурфактанта . [5] [20] Синтез биосурфактанта обычно находится под контролем межклеточной системы коммуникации, называемой кворумным чувством . Считается, что молекулы биосурфактанта действуют, снижая поверхностное натяжение, тем самым позволяя бактериям перемещаться по поверхности.

Клеточная дифференциация

Скопившиеся бактерии подвергаются морфологической дифференциации, которая отличает их от планктонного состояния. Клетки, локализованные на фронте миграции, обычно гиперудлиненные, гиперфлагелированные и сгруппированные в многоклеточные плотовые структуры. [11] [12] [21] [22]

Экологическое значение

Фундаментальная роль роящейся подвижности остается неизвестной. Однако было замечено, что активные роящиеся бактерии Salmonella typhimurium проявляют повышенную устойчивость к определенным антибиотикам по сравнению с недифференцированными клетками. [23]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Харши, Расика М. (2003-01-01). «Подвижность бактерий на поверхности: множество путей к общей цели». Annual Review of Microbiology . 57 (1): 249–73. doi :10.1146/annurev.micro.57.030502.091014. PMID  14527279.
  2. ^ Хенрихсен, Дж. (1972). «Транслокация бактериальной поверхности: обзор и классификация». Бактериологические обзоры . 36 (4): 478–503. doi :10.1128/MMBR.36.4.478-503.1972. PMC 408329. PMID  4631369 . 
  3. ^ Альберти, Л.; Харши, Р.М. (1990). «Дифференциация Serratia marcescens 274 в клетки-пловцы и клетки-роевики». Журнал бактериологии . 172 (8): 4322–28. doi :10.1128/jb.172.8.4322-4328.1990. PMC 213257. PMID  2198253 . 
  4. ^ Эберл, Л.; Молин, С.; Гивсков, М. (1999). «Поверхностная подвижность Serratia liquefaciens MG1». Журнал бактериологии . 181 (6): 1703–12. doi :10.1128/JB.181.6.1703-1712.1999. PMC 93566. PMID  10074060 . 
  5. ^ abc Harshey, Rasika M. (1994). «Пчелы не единственные: роение в грамотрицательных бактериях». Молекулярная микробиология . 13 (3): 389–94. doi :10.1111/j.1365-2958.1994.tb00433.x. PMID  7997156. S2CID  21068729.
  6. ^ Киров, SM; Тасселл, BC; Семмлер, ABT; О'Донован, LA; Рабаан, AA; Шоу, JG (2002). «Боковые жгутики и роевая подвижность у видов Aeromonas». Журнал бактериологии . 184 (2): 547–555. doi : 10.1128/JB.184.2.547-555.2002. PMC 139559. PMID  11751834. 
  7. ^ Кернс, Дэниел Б.; Лосик, Ричард (2004). «Роящаяся подвижность в неодомашненной Bacillus subtilis». Молекулярная микробиология . 49 (3): 581–90. doi : 10.1046/j.1365-2958.2003.03584.x . PMID  12864845.
  8. ^ Young, GM; Smith, MJ; Minnich, SA; Miller, VL (1999). «Главный регуляторный оперон подвижности Yersinia enterocolitica, flhDC, необходим для производства флагеллина, плавательной подвижности и роевой подвижности». Журнал бактериологии . 181 (9): 2823–33. doi :10.1128/JB.181.9.2823-2833.1999. PMC 93725. PMID  10217774 . 
  9. ^ Déziel, E; Lépine, F; Milot, S; Villemur, R (2003). «rhlA требуется для производства нового биосурфактанта, способствующего роевой подвижности Pseudomonas aeruginosa: 3-(3-гидроксиалканоилокси)алкановые кислоты (HAA), предшественники рамнолипидов» (PDF) . Microbiology . 149 (Pt 8): 2005–13. doi : 10.1099/mic.0.26154-0 . PMID  12904540.
  10. ^ Трембле, Жюльен; Ричардсон, Энн-Паскаль; Лепин, Франсуа; Дезиель, Эрик (2007). «Самопроизведенные внеклеточные стимулы модулируют поведение роящейся подвижности Pseudomonas aeruginosa». Environmental Microbiology . 9 (10): 2622–30. Bibcode : 2007EnvMi...9.2622T. doi : 10.1111/j.1462-2920.2007.01396.x. PMID  17803784.
  11. ^ ab Köhler, T; Curty, LK; Barja, F; Van Delden, C; Pechère, JC (2000). «Рой Pseudomonas aeruginosa зависит от передачи сигналов от клетки к клетке и требует наличия жгутиков и пилей». Journal of Bacteriology . 182 (21): 5990–96. doi :10.1128/JB.182.21.5990-5996.2000. PMC 94731 . PMID  11029417. 
  12. ^ ab Rashid, MH; Kornberg, A (2000). «Неорганический полифосфат необходим для плавания, роения и подергивающихся движений Pseudomonas aeruginosa». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (9): 4885–90. Bibcode : 2000PNAS...97.4885H. doi : 10.1073/pnas.060030097 . PMC 18327. PMID  10758151. 
  13. ^ Caiazza, NC; Shanks, RMQ; O'Toole, GA (2005). «Рамнолипиды модулируют паттерны роения Pseudomonas aeruginosa». Журнал бактериологии . 187 (21): 7351–61. doi :10.1128/JB.187.21.7351-7361.2005. PMC 1273001. PMID  16237018 . 
  14. ^ Rather, Philip N. (2005). "Дифференциация клеток Swarmer в Proteus mirabilis". Environmental Microbiology . 7 (8): 1065–73. Bibcode :2005EnvMi...7.1065R. doi : 10.1111/j.1462-2920.2005.00806.x . PMID  16011745.
  15. ^ Маккартер, Л.; Сильверман, М. (1990). «Поверхностно-индуцированная дифференциация клеток швермера Vibrio parahaemoiyticus». Молекулярная микробиология . 4 (7): 1057–62. doi : 10.1111/j.1365-2958.1990.tb00678.x . PMID  2233248.
  16. ^ Маккартер, Линда Л. (2004). «Двойные жгутиковые системы обеспечивают подвижность при различных обстоятельствах». Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии . 7 (1–2): 18–29. doi :10.1159/000077866. PMID  15170400. S2CID  21963003.
  17. ^ Harshey, RM; Matsuyama, T (1994). «Диморфный переход в Escherichia coli и Salmonella typhimurium: поверхностно-индуцированная дифференциация в гиперфлагеллятные клетки-швармеры». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 91 (18): 8631–35. Bibcode : 1994PNAS...91.8631H. doi : 10.1073/pnas.91.18.8631 . PMC 44660. PMID  8078935 . 
  18. ^ Burkart, M; Toguchi, A; Harshey, RM (1998). «Система хемотаксиса, но не хемотаксис, имеет важное значение для роевой подвижности в Escherichia coli». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (5): 2568–73. Bibcode : 1998PNAS...95.2568B. doi : 10.1073 /pnas.95.5.2568 . PMC 19416. PMID  9482927. 
  19. ^ Мацуяма, Тохей; Такаги, Юко; Накагава, Ёдзи; Ито, Хирото; Вакита, Дзюнъити; Мацусита, Мицугу (15.01.2000). «Динамические аспекты структурированной популяции клеток в роящейся колонии Proteus mirabilis». Журнал бактериологии . 182 (2): 385–393. doi :10.1128/JB.182.2.385-393.2000. ISSN  0021-9193. PMC 94287. PMID 10629184  . 
  20. ^ Дэниелс, Рут; Вандерлейден, Йос; Михилс, Ян (2004). «Ощущение кворума и миграция роя у бактерий». FEMS Microbiology Reviews . 28 (3): 261–89. doi : 10.1016/j.femsre.2003.09.004 . PMID  15449604.
  21. ^ Julkowska, D.; Obuchowski, M; Holland, IB; Séror, SJ (2004). «Разветвленные паттерны роения на синтетической среде, образованной штаммом Bacillus subtilis дикого типа 3610: обнаружение различных клеточных морфологий и созвездий клеток по мере развития сложной архитектуры». Microbiology . 150 (Pt 6): 1839–49. doi : 10.1099/mic.0.27061-0 . PMID  15184570.
  22. ^ Хамзе, К.; Отрет, С.; Хинк, К.; Лаалами, С.; Юлковска, Д.; Брианде, Р.; Рено, М.; Абсалон, К.; Холланд, И.Б. (2011-01-01). «Анализ отдельных клеток in situ в сообществе роения Bacillus subtilis выявляет отдельные пространственно разделенные субпопуляции, дифференциально экспрессирующие hag (флагеллин), включая специализированных роевиков». Микробиология . 157 (9): 2456–2469. doi : 10.1099/mic.0.047159-0 . PMID  21602220.
  23. ^ Ким, В.; Киллам, Т.; Суд, В.; Сюретт, МГ (2003). «Дифференциация роевых клеток в Salmonellaenterica Serovar Typhimurium приводит к повышенной устойчивости к нескольким антибиотикам». Журнал бактериологии . 185 (10): 3111–7. doi :10.1128/JB.185.10.3111-3117.2003. PMC 154059. PMID  12730171 .