Vlákno - Filamentation

Vlákno je anomální růst jistého bakterie, jako Escherichia coli, ve kterých se buňky nadále prodlužují, ale nerozdělují se (č septa formace). Buňky, které jsou výsledkem prodloužení bez dělení, mají více chromozomálních kopií.[1] V nepřítomnosti antibiotika nebo jiný stresory „Vlákna se vyskytují v bakteriální populaci s nízkou frekvencí (4-8% krátkých vláken a 0-5% dlouhých vláken v 1- až 8hodinových kulturách),[2] zvýšená délka buněk chránící bakterie před prvoky predace a neutrofily fagocytóza děláním požití buněk obtížnější.[1][2][3][4] Vlákno je také a faktor virulence Předpokládá se, že chrání bakterie před antibiotiky, a je spojena s dalšími aspekty bakterií virulence jako biofilm formace.[5][6] Počet a délka vláken v bakteriální populaci se zvyšuje, když jsou bakterie ošetřeny různými chemickými a fyzikálními činidly (např. Syntéza DNA -inhibující antibiotika, UV světlo ).[2] Některé z klíčových genů zapojených do filamentace v E-coli zahrnout sulA a minCD.[7]
Tvorba vláken
Antibiotiky indukovaná vlákna
Nějaký peptidoglykan inhibitory syntézy (např. cefuroxim, ceftazidim ) indukují filamentaci inhibicí proteiny vázající penicilin (PBP) zodpovědný za zesíťování peptidoglykanu u septální stěny (např. PBP3 v E-coli a P. aeruginosa). Protože PBP odpovědné za syntézu laterálních stěn jsou cefuroximem a ceftazidimem relativně neovlivněny, probíhá prodloužení buněk bez jakéhokoli buněčného dělení a filamentace.[2][8]
Syntéza DNA - inhibující a poškozující DNA antibiotika (např. metronidazol, mitomycin C., fluorochinolony, novobiocin ) vyvolat filamentaci pomocí SOS odpověď. Odpověď SOS inhibuje tvorbu přepážky, dokud nebude možné DNA opravit, což zpoždění zastaví přenos poškozené DNA na potomstvo. Bakterie inhibují septaci syntézou proteinu SulA, an FtsZ inhibitor, který zastavuje tvorbu Z-kruhu, čímž zastavuje nábor a aktivaci PBP3.[2][9] Pokud jsou bakterie zbaveny nukleobáze tymin léčbou kyselina listová inhibitory syntézy (např. trimethoprim ), to také narušuje syntézu DNA a indukuje SOS zprostředkovanou filamentaci. Přímá obstrukce tvorby Z-kruhu SulA a dalšími inhibitory FtsZ (např. berberine ) indukuje také filamentaci.[2][10]
Nějaký proteosyntéza inhibitory (např. kanamycin ), Syntéza RNA inhibitory (např. bicyklomycin ) a membránové disruptory (např. daptomycin, polymyxin B ) způsobují také vlákna, ale tato vlákna jsou mnohem kratší než vlákna indukovaná výše uvedenými antibiotiky.[2]
Filamentace indukovaná ultrafialovým světlem
UV světlo poškozuje bakteriální DNA a indukuje filamentaci prostřednictvím SOS odpověď.[2][11]
Filamentace vyvolaná výživou
Změny výživy mohou také způsobit bakteriální vlákna.[7] Například pokud jsou bakterie zbaveny nukleobáze thyminu hladem, naruší to syntézu DNA a vyvolá SOS zprostředkovanou filamentaci.[2][12]
Viz také
Reference
- ^ A b Jaimes-Lizcano YA, Hunn DD, Papadopoulos KD (duben 2014). "Vláknité buňky Escherichia coli plavající se v zúžených mikrokapilárách". Výzkum v mikrobiologii. 165 (3): 166–74. doi:10.1016 / j.resmic.2014.01.007. PMID 24566556.
- ^ A b C d E F G h i Cushnie TP, O'Driscoll NH, Lamb AJ (prosinec 2016). „Morfologické a ultrastrukturální změny v bakteriálních buňkách jako indikátor antibakteriálního mechanismu účinku“. Buněčné a molekulární biologické vědy. 73 (23): 4471–4492. doi:10.1007 / s00018-016-2302-2. hdl:10059/2129. PMID 27392605. S2CID 2065821.
- ^ Hahn MW, Höfle MG (květen 1998). „Tlak na pastvu bakteriálním bičíkem odvrací relativní hojnost Comamonas acidovorans PX54 a Vibrio Strain CB5 v Chemostat Cocultures“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 64 (5): 1910–8. doi:10.1128 / AEM.64.5.1910-1918.1998. PMC 106250. PMID 9572971.
- ^ Hahn MW, Moore ER, Höfle MG (leden 1999). „Tvorba bakteriálních vláken, obranný mechanismus proti pastvě bičíkovců, je řízena rychlostí růstu u bakterií různých kmenů“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 65 (1): 25–35. doi:10.1128 / AEM.65.1.25-35.1999. PMC 90978. PMID 9872755.
- ^ Justice SS, Hunstad DA, Cegelski L, Hultgren SJ (únor 2008). "Morfologická plasticita jako strategie přežití bakterií". Recenze přírody. Mikrobiologie. 6 (2): 162–8. doi:10.1038 / nrmicro1820. PMID 18157153. S2CID 7247384.
- ^ Fuchs BB, Eby J, Nobile CJ, El Khoury JB, Mitchell AP, Mylonakis E (červen 2010). „Role filamentace při zabíjení Galleria mellonella Candida albicans“. Mikroby a infekce. 12 (6): 488–96. doi:10.1016 / j.micinf.2010.03.001. PMC 288367. PMID 20223293.
- ^ A b Bi E, Lutkenhaus J (únor 1993). „Inhibitory buněčného dělení SulA a MinCD zabraňují tvorbě prstence FtsZ“. Journal of Bacteriology. 175 (4): 1118–25. doi:10.1128 / jb.175.4.1118-1125.1993. PMC 193028. PMID 8432706.
- ^ Spratt BG (srpen 1975). "Výrazné proteiny vázající penicilin podílející se na dělení, prodloužení a tvaru Escherichia coli K12". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 72 (8): 2999–3003. Bibcode:1975PNAS ... 72.2999S. doi:10.1073 / pnas.72.8.2999. PMC 432906. PMID 1103132.
- ^ Cordell SC, Robinson EJ, Lowe J (červen 2003). „Krystalová struktura inhibitoru SOS buněčného dělení SulA a v komplexu s FtsZ“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 100 (13): 7889–94. Bibcode:2003PNAS..100.7889C. doi:10.1073 / pnas.1330742100. PMC 164683. PMID 12808143.
- ^ Ray S, Dhaked HP, Panda D (říjen 2014). „Antimikrobiální peptid CRAMP (16-33) blokuje bakteriální cytokinezi inhibicí FtsZ sestavení“. Biochemie. 53 (41): 6426–9. doi:10.1021 / bi501115p. PMID 25294259.
- ^ Walker JR, Pardee AB (leden 1968). „Důkazy o vztahu mezi metabolismem deoxyribonukleové kyseliny a tvorbou septa v Escherichia coli“. Journal of Bacteriology. 95 (1): 123–31. doi:10.1128 / JB.95.1.123-131.1968. PMC 251980. PMID 4867214.
- ^ Ohkawa T (prosinec 1975). „Studie intracelulárních thymidinových nukleotidů. Bezminutová smrt a zotavení po opětovném přidání thyminu do Escherichia coli K 12“. European Journal of Biochemistry. 60 (1): 57–66. doi:10.1111 / j.1432-1033.1975.tb20975.x. PMID 1107038.