Sporulace v Bacillus subtilis - Sporulation in Bacillus subtilis - Wikipedia
Bacillus subtilis je ve tvaru tyče, Grampozitivní bakterie který se přirozeně nachází v půdě a vegetaci a je známý svou schopností tvořit malý, houževnatý, ochranný a metabolicky spící endospore. B. subtilis lze rozdělit symetricky na dvě dceřiné buňky (binární dělení ), nebo asymetricky, produkující jednu endosporu, která je odolná vůči faktorům prostředí, jako je teplo, vysušení, radiace a chemická urážka, která může přetrvávat v životním prostředí po dlouhou dobu. Endospóra se tvoří v době nutričního stresu, což umožňuje organismu setrvat v prostředí, dokud se podmínky nestanou příznivými. Proces formování endospór je hluboký morfologické a fyziologický důsledky: radikální post-replikativní remodelace dvou potomků, doprovázená nakonec zastavením metabolické aktivity v jedné dceřiné buňce (spora) a smrtí lýza druhé („mateřská buňka“).
Přehled
Závazek sporulace
Ačkoli sporulace v B. subtilis je vyvolán hladem, vývojový program sporulace není zahájen okamžitě, když se růst zpomalí v důsledku omezení živin. Může nastat řada alternativních odpovědí, včetně aktivace bičíkovec motilita hledat nové zdroje potravy do chemotaxe, výroba antibiotika zničit konkurenční půdní mikroby, sekreci hydrolytů enzymy uklízet extracelulární proteiny a polysacharidy nebo indukce „odborná způsobilost „Pro absorpci exogenních látek DNA pro spotřebu, s občasným vedlejším účinkem, že je nová genetická informace stabilně integrována. Sporulace je reakcí na hladovění v posledním příkopu a je potlačena, dokud se alternativní reakce ukáží jako nedostatečné. I tehdy však musí být splněny určité podmínky, jako např chromozóm integrita, stav chromozomální replikace a fungování systému Krebsův cyklus.[1]
Povaha regulace
Sporulace vyžaduje hodně času a také hodně energie a je v podstatě nevratná,[2] což je pro buňku klíčové, aby efektivně sledovala své okolí a zajistila, že sporulace bude zahájena pouze v nejvhodnějších časech. Špatné rozhodnutí může být katastrofické: vegetativní buňka zemře, pokud jsou podmínky příliš drsné, zatímco bakterie tvořící spory v prostředí příznivém pro vegetativní růst budou konkurovány.[3] Stručně řečeno, zahájení sporulace je velmi těsné regulované síť s četnými kontrolními body pro efektivní ovládání.
Kontrolní body
Dva transkripční regulátory, σH a Spo0A, hrají klíčovou roli při zahájení sporulace. Podílí se na něm několik dalších proteinů, zejména kontrolou akumulované koncentrace Spo0A ~ P. Spo0A leží na konci řady inter-proteinových fosfotransferových reakcí, Kin – Spo0F – Spo0B – Spo0A, označovaných jako „fosforelay “. Regulace těchto různých faktorů řídících akumulovanou koncentraci Spo0A ~ P a jejich interakce jsou podrobně popsány v Obrázek 2:
V tabulce níže se výraz „Aktivátory označuje geny / proteiny, které nakonec vedou k zahájení sporulace a 'Represory Výraz "inhibice" označuje ty, které inhibují tuto iniciaci sporulace.
| Aktivátory | Nařízení | Represory | Nařízení |
|---|---|---|---|
| KinA | Přenáší fosfát na Spo0F | Sda | Blokuje autofosforylaci KinA |
| KinB | Přenáší fosfát na Spo0F | KipI | Blokuje autofosforylaci KinA |
| Spo0A | Aktivuje několik klíčových genů specifických pro sporulaci | Spo0A | Negativně řídí transkripci abrB |
| Spo0H (σH) | Aktivuje gen phrE | Kóma | Aktivuje kompetenci |
| Spo0B | Zahájení fosfotransferázy | SinR | Negativní regulace kinB |
| Spo0F | Zahájení fosfotransferázy | RapA, RapB, RapE a RapH | Defosforylace Spo0F ~ P |
| Kóma | Aktivuje phrA | Spo0E, YisI a YnzD | Defosforylace Spo0A ~ P |
| SinI | Antagonista SinR | CTP vázaný na GTP | Inhibuje rapA-phrA |
| KipA | Inhibuje gen kipI | AbrB | Kóduje represor spo0H |
| PhrA | Potlačuje defosforylační aktivitu RapA | Hpr | Nadměrná exprese inhibuje sporulaci |
| PhrE | Inhibuje RapE | DnaA | Přes výraz Sda |
| PhrH | Inhibuje RapH |
Homologní sítě v eukaryotech
Spory tvoří součást životních cyklů rozmanité škály organismů, jako je mnoho bakterií, rostliny, řasy, houby a nějaký prvoky. v Saccharomyces cerevisiae (Kingdom Fungi), sada časných genů aktivujících sporulaci je indukována Ime1 (Inducer of Meiosis 1) a regulátorem středních genů je Ndt80p.[4] Podobně v Dictyostelium discoideum (slizová forma), SDF-2 a cytokininy jsou vylučovány během pozdního vývoje, aby spustily signální transdukční cesty, které vedou ke zvýšení aktivity cAMP-dependentní protein kinázy, PKA, která spouští rychlou enkapsulaci a také zajišťuje sporovou klidu.[5]
Viz také
Reference
- ^ Stephens, Craig (1998). „Bakteriální sporulace: otázka závazku?“. Aktuální biologie. 8 (2): R45–8. doi:10.1016 / S0960-9822 (98) 70031-4. PMID 9427639. S2CID 14126998.
- ^ Piggot, PJ; Coote, JG (1976). „Genetické aspekty tvorby bakteriálních endospor“. Bakteriologické recenze. 40 (4): 908–62. doi:10.1128 / MMBR.40.4.908-962.1976. PMC 413989. PMID 12736.
- ^ Jabbari, Sara; Heap, John T .; Král, John R. (2010). „Matematické modelování sporulačně-iniciační sítě v Bacillus Subtilis Odhalení dvojí role domnělé signální molekuly snímající kvor PhrA " (PDF). Bulletin of Mathematical Biology. 73 (1): 181–211. doi:10.1007 / s11538-010-9530-7. PMID 20238180. S2CID 9875633.
- ^ Piekarska, Iga; Rytka, Joanna; Rempola, Bozenna (2010). "Regulace sporulace v kvasinkách Saccharomyces cerevisiae" (PDF). Acta Biochimica Polonica. 57 (3): 241–50. PMID 20842291.
- ^ Anjard, C .; Loomis, W. F. (2008). "Cytokininy indukují sporulaci v Dictyostelium". Rozvoj. 135 (5): 819–27. doi:10.1242 / dev.018051. PMID 18216168.
