V.D. Gruzina. Bacteria Communicative Signals

В.Д. Грузина

Вашему вниманию предлагается статья

Коммуникативные сигналы бактерий

Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе РАМН, Москва

G.F. Gause Institute of New Antibiotics, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow

· Реакции кворум-сенсинга у грамположительных микроорганизмов

· Реакции кворум-сенсинга у грамотрицательных микроорганизмов

· Кворум-сенсинг в многоклеточных образованиях

· Межвидовые взаимодействия микроорганизмов

· Бактериальные цитокины

В настоящее время наблюдается переход от традиционного представления о бактериях как строго одноклеточных организмах к представлению о микробных сообществах как целостных структурах, регулирующих свои поведенческие реакции в зависимости от изменения условий обитания.

Колонии практически всех видов бактерий демонстрируют способность к клеточной дифференцировке и многоклеточной организации. Эта способность наиболее очевидно проявляется при росте бактерий в их природных местах обитания, где они формируют различные многоклеточные структуры: биоплёнки, бактериальные маты, плодовые тела и др.

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.

Серьёзной проблемой клинической практики является широкое распространение устойчивых форм микроорганизмов, снижающее эффективность применения антибактериальных препаратов. Особенную трудность представляет повышенная лекарственная устойчивость бактерий в биоплёнках. Для синтеза факторов вирулентности, антибиотиков и формирования биоплёнок бактерии часто используют реакции кворум-сенсинга. Поэтому изучение механизмов таких реакций открывает новые возможности для предупреждения и лечения болезней, вызванных микробными агентами, а также позволяет по-иному взглянуть на сложный комплекс межвидовых бактериальных взаимодействий в природных местах обитания микроорганизмов.

Механизмы реакций кворум-сенсинга различаются у грамположительных и грамотрицательных бактерий, поэтому целесообразно их рассмотрение в отдельности.