Скользящая подвижность

Скользящая подвижность — это тип перемещения, используемый микроорганизмами , который не зависит от пропульсивных структур, таких как жгутики , пили и фимбрии . ^[1] Скольжение позволяет микроорганизмам перемещаться по поверхности пленок с низким содержанием воды. Механизмы этой подвижности известны лишь частично.

Подергивающаяся подвижность также позволяет микроорганизмам перемещаться по поверхности, но этот тип движения является рывковым и использует пили в качестве средства транспорта. Скольжение бактерий — это тип скользящей подвижности, который также может использовать пили для продвижения.

Скорость скольжения у разных организмов разная, а изменение направления, по-видимому, регулируется какими-то внутренними часами. ^[2] Например, апикомплексаны способны перемещаться с большой скоростью от 1 до 10 мкм/с. Напротив, бактерии Myxococcus xanthus скользят со скоростью 0,08 мкм/с. ^[3]^[4]

Инвазия клеток и скользящее движение имеют TRAP ( тромбоспондин -связанный анонимный белок), поверхностный белок, в качестве общей молекулярной основы, которая необходима как для инфицирования, так и для передвижения инвазивного паразита апикомплексана. ^[5] Микронемы — это секреторные органеллы на апикальной поверхности апикомплексана, используемые для скользящего движения.

На диаграмме выше, справа:

Типы моторики

Бактериальное скольжение — это процесс подвижности, при котором бактерия может двигаться самостоятельно. Обычно этот процесс происходит, когда бактерия движется вдоль поверхности в общем направлении своей длинной оси. ^[11] Скольжение может происходить посредством совершенно разных механизмов, в зависимости от типа бактерии. Этот тип движения наблюдался у филогенетически разнообразных бактерий ^[12], таких как цианобактерии , миксобактерии , цитофаги , флавобактерии и микоплазмы .

Бактерии перемещаются в ответ на изменение климата, содержание воды, присутствие других организмов и твердость поверхностей или сред. Скольжение наблюдалось у самых разных типов, и хотя механизмы могут различаться у разных бактерий, в настоящее время известно, что оно происходит в средах с общими характеристиками, такими как твердость и малое количество воды, что позволяет бактериям сохранять подвижность в своем окружении. Такие среды с низким содержанием воды включают биопленки , почву или крошки почвы в пахоте и микробные маты . ^[11]

Цель

Скольжение, как форма подвижности, по-видимому, допускает взаимодействие между бактериями, патогенезом и усилением социального поведения. Оно может играть важную роль в формировании биопленки , бактериальной вирулентности и хемосенсорике . ^[13]

Роящаяся подвижность

На более мягких полутвердых и твердых поверхностях происходит роевое движение (которое обычно включает в себя перемещение популяции бактерий скоординированным образом с помощью кворумного восприятия , используя жгутики для их продвижения), или подергивающееся движение ^[12] на твердых поверхностях (которое включает в себя расширение и сокращение пилей типа IV для перемещения бактерии вперед) ^{[14] .}

Предлагаемые механизмы

Механизм скольжения может различаться у разных видов. Примеры таких механизмов включают:

Моторные белки, обнаруженные во внутренней мембране бактерий, используют протонпроводящий канал для передачи механической силы на поверхность клетки. ^[1] Движение цитоскелетных микрофиламентов вызывает механическую силу, которая передается адгезионным комплексам на субстрате для перемещения клетки вперед. ^[15] Было обнаружено, что моторные и регуляторные белки, преобразующие внутриклеточное движение в механические силы, такие как сила тяги, являются консервативным классом внутриклеточных двигателей у бактерий, которые были адаптированы для обеспечения подвижности клеток. ^[15]
А-подвижность ( авантюрная подвижность ) ^[11]^[13]^[16] как предполагаемый тип скользящей подвижности, включающий временные адгезионные комплексы, прикрепленные к субстрату, пока организм движется вперед. ^[13] Например, у Myxococcus xanthus , ^[11]^[12]^[13]^[17] социальной бактерии.
Выброс или секреция полисахаридной слизи из сопел на обоих концах тела клетки. ^[18]
Энергетические наномашины или крупные макромолекулярные агрегаты, расположенные на теле бактериальной клетки. ^[15]
« Фокальные комплексы адгезии » и «бегущая дорожка» поверхностных адгезинов, распределенных по телу клетки. ^[13]^[2]
Скользящая подвижность Flavobacterium johnsoniae использует спиральную дорожку, внешне похожую на M. xanthus , но с помощью другого механизма. Здесь адгезин SprB продвигается вдоль поверхности клетки (спиралевидно от полюса к полюсу), тянущего бактерию в 25 раз быстрее, чем M. xanthus . ^[19] Flavobacterium johnsoniae двигаются с помощью винтообразного механизма и приводятся в действие протонной движущей силой. ^[20]

Смотрите также

Ссылки

^ ab Nan, Beiyan (февраль 2017 г.). «Бактериальная скользящая подвижность: разработка консенсусной модели». Current Biology . 27 (4): R154–R156. doi : 10.1016/j.cub.2016.12.035 . PMID 28222296.
^ ab Nan, Beiyan; McBride, Mark J.; Chen, Jing; Zusman, David R.; Oster, George (февраль 2014 г.). «Бактерии, скользящие по спиральным траекториям». Current Biology . 24 (4): 169–174. doi :10.1016/j.cub.2013.12.034. PMC 3964879 . PMID 24556443.
^ Sibley, L. David; Håkansson, Sebastian; Carruthers, Vern B. (1998-01-01). "Скользящая подвижность: эффективный механизм проникновения в клетку". Current Biology . 8 (1): R12–R14. doi : 10.1016/S0960-9822(98)70008-9 . PMID 9427622.
^ Сибли, LDI (октябрь 2010 г.). «Как паразиты апикомплекса перемещаются в клетки и из них». Current Opinion in Biotechnology . 21 (5): 592–8. doi :10.1016/j.copbio.2010.05.009. PMC 2947570. PMID 20580218 .
^ Султан, Али А.; Тэти, Вандана; Фреверт, Юте; Робсон, Кэтрин Дж. Х.; Крисанти, Андреа; Нуссенцвейг, Виктор; Нуссенцвейг, Рут С.; Менар, Роберт (1997). «TRAP необходим для скользящей подвижности и инфекционности спорозоитов плазмодия». Cell . 90 (3): 511–522. doi : 10.1016/s0092-8674(00)80511-5 . PMID 9267031.
^ Strom, MS; Lory, S. (1993-10-01). «Структура-функция и биогенез пилей типа IV». Annual Review of Microbiology . 47 (1): 565–596. doi :10.1146/annurev.mi.47.100193.003025. ISSN 0066-4227. PMID 7903032.
^ Макбрайд, Марк Дж. (2001-10-01). «Бактериальная скользящая подвижность: множественные механизмы перемещения клеток по поверхностям». Annual Review of Microbiology . 55 (1): 49–75. doi :10.1146/annurev.micro.55.1.49. ISSN 0066-4227. PMID 11544349.
^ Dzink-Fox, JL; Leadbetter, ER; Godchaux, W. (декабрь 1997 г.). «Ацетат действует как протонофор и по-разному влияет на движение гранул и миграцию клеток скользящей бактерии Cytophaga johnsonae (Flavobacterium johnsoniae)». Микробиология . 143 (12): 3693–3701. doi : 10.1099/00221287-143-12-3693 . ISSN 1350-0872. PMID 9421895.
^ Браун, Тимоти Ф.; Хуббар, Манджит К.; Саффарини, Даад А.; Макбрайд, Марк Дж. (сентябрь 2005 г.). «Гены скользящей подвижности Flavobacterium johnsoniae, идентифицированные с помощью морского мутагенеза». Журнал бактериологии . 187 (20): 6943–6952. doi :10.1128/JB.187.20.6943-6952.2005. ISSN 0021-9193. PMC 1251627. PMID 16199564 .
^ Hoiczyk, E.; Baumeister, W. (1998-10-22). «Комплекс соединительных пор, прокариотическая органелла секреции, является молекулярным мотором, лежащим в основе скользящей подвижности цианобактерий». Current Biology . 8 (21): 1161–1168. doi : 10.1016/s0960-9822(07)00487-3 . ISSN 0960-9822. PMID 9799733.
^ abcd Spormann, Alfred M. (сентябрь 1999 г.). «Скользящая подвижность бактерий: выводы из исследований Myxococcus xanthus». Microbiology and Molecular Biology Reviews . 63 (3): 621–641. doi :10.1128/mmbr.63.3.621-641.1999. ISSN 1092-2172. PMC 103748. PMID 10477310 .
^ abc McBride, M. (2001). «Бактериальная скользящая подвижность: множественные механизмы перемещения клеток по поверхностям». Annual Review of Microbiology . 55 : 49–75. doi : 10.1146/annurev.micro.55.1.49. PMID 11544349.
^ abcde Миньо, Т.; Шаевиц, Дж.; Хартцелл, П.; Зусман, Д. (2007). «Доказательства того, что комплексы фокальной адгезии обеспечивают скользящую подвижность бактерий». Science . 315 (5813): 853–856. Bibcode :2007Sci...315..853M. doi :10.1126/science.1137223. PMC 4095873 . PMID 17289998.
^ Нан, Бейян; Зусман, Дэвид Р. (июль 2016 г.). «Новые механизмы обеспечивают скользящую подвижность бактерий». Молекулярная микробиология . 101 (2): 186–193. doi :10.1111/mmi.13389. ISSN 1365-2958. PMC 5008027. PMID 27028358 .
^ abc Sun, Mingzhai; Wartel, Morgane; Cascales, Eric; Shaevitz, Joshua W.; Mignot, Tâm (2011-05-03). «Моторный внутриклеточный транспорт обеспечивает скользящую подвижность бактерий». Труды Национальной академии наук . 108 (18): 7559–7564. doi : 10.1073/pnas.1101101108 . ISSN 0027-8424. PMC 3088616. PMID 21482768 .
^ Слюсаренко, О.; Зусман, Д.Р.; Остер, Г. (17 августа 2007 г.). «Двигатели, обеспечивающие подвижность А в Myxococcus xanthus, распределены по телу клетки». Журнал бактериологии . 189 (21): 7920–7921. doi :10.1128/JB.00923-07. PMC 2168729. PMID 17704221 .
^ Лучано, Дженнифер; Агреби, Рим; Ле Галль, Анн Валери; Вартель, Морган; Фигья, Франческа; Дюкре, Адриан; Брошье-Армане, Селин; Миньо, Там (08 сентября 2011 г.). «Появление и модульная эволюция нового механизма движения у бактерий». ПЛОС Генетика . 7 (9): e1002268. дои : 10.1371/journal.pgen.1002268 . ISSN 1553-7404. ПМК 3169522 . ПМИД 21931562.
^ Merali, Zeeya (3 апреля 2006 г.). «Бактерии используют струи слизи для передвижения». New Scientist . Архивировано из оригинала 1 июля 2009 г. Получено 17 января 2010 г.
^ Нан, Бейян (2015). «Бактерии, скользящие по спиральным траекториям». Curr Biol . 24 (4): R169–173. doi :10.1016/j.cub.2013.12.034. PMC 3964879. PMID 24556443 .
^ Шривастава, Абишек (2016). «Винтообразное движение скользящей бактерии обеспечивается спиральным движением адгезинов клеточной поверхности». Biophys. J . 111 (5): 1008–1013. Bibcode :2016BpJ...111.1008S. doi :10.1016/j.bpj.2016.07.043. PMC 5018149 . PMID 27602728.