Реакция кворум-сенсинга, ее механизм. Апоптоз у Bacteria subtilis

Коммуникация у бактерий и в бактериальных образованиях.

Реакция кворум-сенсинга, ее механизм. Апоптоз у Bacteria subtilis.

Коммуникативные сигналы бактерий.

Лекция 6.

Понятие «ощущение кворума» (quorum sensing) было предложено в 1994 году. Оно означает восприятие клетками изменений среды, которые наступают при достижении бактериальной культурой некоторой пороговой численности, и реакцию на эти изменения.

К числу описанных процессов, протекающих лишь при достаточно высокой плотности популяции, относятся следующие явления:

• биолюминесценция у морских бактерий Vibrio fisheri и V.harveyi;
• агрегация клеток миксобактерий и последующее формирование плодовых тел со спорами;
• споруляция у бацилл и актиномицетов;
• стимуляция роста у стрептококков и ряда других микроорганизмов;
• конъюгация с переносом плазмид у Enterococcus faecalis и родственных видов, а также у бактерий рода Agrobacterium;
• синтез экзоферментов и других факторов вирулентности у патогенов растений (Erwinia carotovora, E.hyacinthii и др.) и животных (Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus);
• образование антибиотиков у представителей рода Streptomyces и у E.carotovora;
• формирование биоплёнок у Р.aeruginosa и других микроорганизмов.

Раскрыты механизмы многих из указанных процессов, определены факторы межклеточной коммуникации, отвечающие за процессы, зависящие от плотности популяции.

Яркий пример социального контроля (на уровне колонии) за микробными клетками – апоптоз, т.е. программированная гибель отдельных клетокв интересах популяции в целом. Явление апоптоза у животных и, в меньшей мере, у растительных клеток – нормальная составная часть индивидуального развития организма. Так, он необходим для резорбции хвоста при превращении головастика; развитие мозга предполагает программированную гибель некоторых нейронов, причём мутация, предотвращающая апоптоз клеток эмбрионального мозга, является летальной. Апоптоз растительных клеток, пораженных инфекционным агентом, предотвращает дальнейшее распространение инфекции.

У микроорганизмов апоптоз и его механизмы находится в стадии исследования. Прокариотическим аналогом апоптоза можно также считать гибель части клеточной популяции E. coli или Bacillus subtilis в условиях стазиса – остановки роста бактериальной популяции (например, при исчерпании питательного субстрата). Голодающая популяция E. coli постепенно разделяется на две субпопуляции, одна из которых гибнет и подвергается автолизу, в то время как другая субпопуляция использует продукты автолиза как субстрат и продолжает расти и создавать колониеобразующие единицы.

В подобных случаях апоптоз может рассматриваться как пример альтруизма в прокариотическом мире.

Ниже приведена статья с сайта elementy.ru, описывающая механизм апоптоза у Bacillus subtilis, а здесь – статья «Одноклеточные альтруисты» (А.В.Гордеева, Ю.А.Лабас, 2005).