Jump to content

Филаментация

(Перенаправлено с Нитчатых бактерий )
Клетка Bacillus cereus , подвергшаяся филаментации после антибактериальной обработки (верхняя электронная микрофотография; вверху справа), и клетки необработанного B. cereus одинакового размера (нижняя электронная микрофотография)

Филаментация — это аномальный рост некоторых бактерий , таких как Escherichia coli , при котором клетки продолжают удлиняться, но не делятся (без образования перегородок ). [1] [2] Клетки, образующиеся в результате удлинения без деления, имеют несколько хромосомных копий. [1]

В отсутствие антибиотиков или других стрессоров филаментация возникает в бактериальных популяциях с низкой частотой (4–8% коротких нитей и 0–5% длинных нитей в 1–8-часовых культурах). [3] Увеличенная длина клеток может защитить бактерии от простейших хищничества и нейтрофилов фагоцитоза , затрудняя проглатывание клеток. [1] [3] [4] [5] Считается также, что филаментация защищает бактерии от антибиотиков и связана с другими аспектами вирулентности бактерий, такими как образование биопленок . [6] [7]

Количество и длина нитей внутри бактериальной популяции увеличивается, когда бактерии подвергаются воздействию различных физических, химических и биологических агентов (например, ультрафиолетового света , синтез ДНК антибиотиков, ингибирующих , бактериофагов ). [3] [8] Это называется условной филаментацией. [2] Некоторые из ключевых генов, участвующих в филаментации E. coli, включают sulA , minCD и damX . [9] [10]

Формирование нитей

[ редактировать ]

Филаментация, индуцированная антибиотиком

[ редактировать ]

Некоторые ингибиторы синтеза пептидогликана (например, цефуроксим , цефтазидим ) индуцируют филаментацию путем ингибирования пенициллин-связывающих белков (PBP), ответственных за сшивание пептидогликана на стенке перегородки (например, PBP3 в E. coli и P. aeruginosa ). Поскольку цефуроксим и цефтазидим относительно не влияют на PBP, ответственные за синтез боковой стенки, удлинение клеток происходит без какого-либо клеточного деления и наблюдается филаментация. [3] [11] [12]

Ингибирующие синтез ДНК и повреждающие ДНК антибиотики (например, метронидазол , митомицин С , фторхинолоны , новобиоцин ) индуцируют филаментацию посредством SOS-ответа . Реакция SOS ингибирует образование перегородки до тех пор, пока ДНК не будет восстановлена, эта задержка останавливает передачу поврежденной ДНК потомству. Бактерии ингибируют перегородку, синтезируя белок SulA, ингибитор FtsZ , который останавливает образование Z-кольца, тем самым останавливая рекрутирование и активацию PBP3. [3] [13] Если бактерии лишаются нуклеинового основания тимина путем обработки ингибиторами синтеза фолиевой кислоты (например, триметопримом ), это также нарушает синтез ДНК и индуцирует SOS-опосредованную филаментацию. Прямое препятствие образованию Z-кольца с помощью SulA и других ингибиторов FtsZ (например, берберина ) также индуцирует филаментацию. [3] [14] [15]

Некоторые синтеза белка ингибиторы (например, канамицин ), ингибиторы синтеза РНК (например, бицикломицин ) и разрушители мембран (например, даптомицин , полимиксин B ) также вызывают филаментацию, но эти нити намного короче, чем нити, индуцированные вышеуказанными антибиотиками. [3]

Филаментация, вызванная стрессом

[ редактировать ]

Филаментация часто является следствием экологического стресса. Это наблюдалось в ответ на температурные шоки, [16] низкая доступность воды, [17] высокая осмолярность, [18] экстремальный pH, [19] и УФ-воздействие. [20] УФ-свет повреждает бактериальную ДНК и вызывает филаментацию посредством SOS-ответа . [3] [21] Голодание также может вызвать бактериальную филаментацию. [9] Например, если бактерии лишаются нуклеинового основания тимина, это нарушает синтез ДНК и индуцирует SOS-опосредованную филаментацию. [3] [22]

Филаментация, индуцированная питательными веществами

[ редактировать ]

Некоторые макроэлементы и биомолекулы могут вызывать образование нитей бактериальных клеток, включая аминокислоты глютамин, пролин и аргинин, а также некоторые аминокислоты с разветвленной цепью. [23] Некоторые виды бактерий, такие как Paraburkholderia elongata , также образуют нити в результате склонности накапливать фосфат в форме полифосфата, который может хелатировать кофакторы металлов, необходимые для деления белков. [2] Кроме того, филаментация индуцируется богатыми питательными веществами условиями внутриклеточного патогена Bordetella atropi . Это происходит через высококонсервативный путь УДФ-глюкоза. Биосинтез и чувствительность УДФ-глюкозы подавляют деление бактериальных клеток, в результате чего возникает филаментация, позволяющая B. atropi распространяться на соседние клетки. [24]

Внутренняя филаментация, вызванная дисбактериозом

[ редактировать ]

Филаментация также может быть индуцирована другими путями, влияющими на синтез тимидилата . Например, частичная потеря активности дигидрофолатредуктазы (DHFR) вызывает обратимую филаментацию. [25] DHFR играет решающую роль в регулировании количества тетрагидрофолата , который необходим для синтеза пурина и тимидилата. Активность DHFR может ингибироваться мутациями или высокими концентрациями антибиотика триметоприма (см. филаментацию, индуцированную антибиотиком, выше).

Переполненность периплазмы или оболочки также может индуцировать филаментацию грамотрицательных бактерий, нарушая нормальную функцию дивисом. [26] [27]

Филаментация и биотические взаимодействия

[ редактировать ]

Сообщалось о нескольких примерах филаментации, возникающих в результате биотических взаимодействий между бактериями и другими организмами или инфекционными агентами. Нитчатые клетки устойчивы к поеданию бактериоядными животными, а условия окружающей среды, возникающие во время хищничества, могут спровоцировать образование нитей. [28] Филаментация также может быть индуцирована сигнальными факторами, продуцируемыми другими бактериями. [29] Кроме того, Agrobacterium spp. нить вблизи корней растений, [30] и нити E. coli при воздействии растительных экстрактов. [31] Наконец, инфекция бактериофага может привести к филаментации за счет экспрессии белков, которые ингибируют сборку дивисом. [8]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с Хаймес-Лискано Ю.А., Хунн Д.Д., Пападопулос К.Д. (апрель 2014 г.). «Нитчатые клетки Escherichia coli, плавающие в конических микрокапиллярах». Исследования в области микробиологии . 165 (3): 166–74. дои : 10.1016/j.resmic.2014.01.007 . ПМИД   24566556 .
  2. ^ Jump up to: а б с Карас, округ Колумбия, Уивер А.И., Бакли Д.Х., Вильгельм Р.К. (январь 2022 г.). «Условное филаментирование как адаптивный признак бактерий и его экологическое значение в почвах» . Экологическая микробиология . 24 (1): 1–17. дои : 10.1111/1462-2920.15871 . ОСТИ   1863903 . ПМИД   34929753 . S2CID   245412965 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Кушни Т.П., О'Дрисколл, Н.Х., Лэмб А.Дж. (декабрь 2016 г.). «Морфологические и ультраструктурные изменения бактериальных клеток как показатель механизма антибактериального действия» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 73 (23): 4471–4492. дои : 10.1007/s00018-016-2302-2 . hdl : 10059/2129 . ПМИД   27392605 . S2CID   2065821 .
  4. ^ Хан М.В., Хёфле М.Г. (май 1998 г.). «Выдавливание бактериоядных жгутиконосцев меняет относительную численность Comamonas acidovorans PX54 и штамма Vibrio CB5 в совместных культурах хемостата» . Прикладная и экологическая микробиология . 64 (5): 1910–8. Бибкод : 1998ApEnM..64.1910H . дои : 10.1128/АЕМ.64.5.1910-1918.1998 . ПМК   106250 . ПМИД   9572971 .
  5. ^ Хан М.В., Мур Э.Р., Хёфле М.Г. (январь 1999 г.). «Формирование бактериальных нитей, защитный механизм против выедания жгутиковых, контролирует скорость роста бактерий разных типов» . Прикладная и экологическая микробиология . 65 (1): 25–35. Бибкод : 1999ApEnM..65...25H . дои : 10.1128/АЕМ.65.1.25-35.1999 . ПМК   90978 . ПМИД   9872755 .
  6. ^ Судья СС, Хунстад Д.А., Цегельски Л., Хультгрен С.Дж. (февраль 2008 г.). «Морфологическая пластичность как стратегия выживания бактерий». Обзоры природы. Микробиология . 6 (2): 162–8. дои : 10.1038/nrmicro1820 . ПМИД   18157153 . S2CID   7247384 .
  7. ^ Фукс Б.Б., Эби Дж., Нобиле СиДжей, Эль Хури Дж.Б., Митчелл А.П., Милонакис Э. (июнь 2010 г.). «Роль нитей в Galleria mellonella уничтожении Candida albicans » . Микробы и инфекции . 12 (6): 488–96. doi : 10.1016/j.micinf.2010.03.001 . ПМК   288367 . ПМИД   20223293 .
  8. ^ Jump up to: а б Рагунатан П.Т., Вандерпул К.К. (декабрь 2019 г.). «Малый белок DicB, кодируемый криптическим профагом, защищает Escherichia coli от фаговой инфекции путем ингибирования белков рецепторов внутренней мембраны» . Журнал бактериологии . 201 (23). дои : 10.1128/JB.00475-19 . ПМК   6832061 . ПМИД   31527115 .
  9. ^ Jump up to: а б Би Э, Луткенхаус Дж (февраль 1993 г.). «Ингибиторы деления клеток SulA и MinCD предотвращают образование кольца FtsZ» . Журнал бактериологии . 175 (4): 1118–1125. дои : 10.1128/jb.175.4.1118-1125.1993 . ЧВК   193028 . ПМИД   8432706 .
  10. ^ Хандиге С., Асферг К.А., Расмуссен К.Дж., Ларсен М.Дж., Овергаард М., Андерсен Т.Е., Мёллер-Йенсен Дж. (август 2016 г.). Судья С., Хультгрен С.Дж. (ред.). «DamX контролирует обратимое переключение морфологии клеток в уропатогенной Escherichia coli» . мБио . 7 (4). дои : 10.1128/mBio.00642-16 . ПМЦ   4981707 . ПМИД   27486187 .
  11. ^ Спратт Б.Г. (август 1975 г.). «Отличные белки, связывающие пенициллин, участвующие в делении, удлинении и форме Escherichia coli K12» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 72 (8): 2999–3003. Бибкод : 1975PNAS...72.2999S . дои : 10.1073/pnas.72.8.2999 . ПМК   432906 . ПМИД   1103132 .
  12. ^ Буш К., Брэдфорд, Пенсильвания (август 2016 г.). «β-лактамы и ингибиторы β-лактамаз: обзор» . Перспективы Колд-Спринг-Харбора в медицине . 6 (8): а025247. doi : 10.1101/cshperspect.a025247 . ПМЦ   4968164 . ПМИД   27329032 .
  13. ^ Корделл С.К., Робинсон Э.Дж., Лоу Дж. (июнь 2003 г.). «Кристаллическая структура SOS-ингибитора деления клеток SulA и в комплексе с FtsZ» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (13): 7889–94. Бибкод : 2003PNAS..100.7889C . дои : 10.1073/pnas.1330742100 . ПМК   164683 . ПМИД   12808143 .
  14. ^ Рэй С., Дхакед Х.П., Панда Д. (октябрь 2014 г.). «Антимикробный пептид CRAMP (16-33) останавливает бактериальный цитокинез, ингибируя сборку FtsZ». Биохимия . 53 (41): 6426–9. дои : 10.1021/bi501115p . ПМИД   25294259 .
  15. ^ Сасс П., Брец-Остерхельт Х. (октябрь 2013 г.). «Деление бактериальных клеток как мишень для новых антибиотиков». Современное мнение в микробиологии . 16 (5): 522–530. дои : 10.1016/j.mib.2013.07.006 . ПМИД   23932516 .
  16. ^ Гилл СО, Бадони М, Джонс Т.Х. (ноябрь 2007 г.). «Поведение логарифмических культур восьми штаммов Escherichia coli, инкубированных при температурах 2, 6, 8 и 10 градусов C». Международный журнал пищевой микробиологии . 119 (3): 200–206. doi : 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.07.043 . ПМИД   17719669 .
  17. ^ Мэттик К.Л., Йоргенсен Ф., Леган Дж.Д., Коул М.Б., Портер Дж., Лаппин-Скотт Х.М., Хамфри Т.Дж. (апрель 2000 г.). «Выживание и филаментация серовара Salmonella enterica enteritidis PT4 и серовара Salmonella enterica typhimurium DT104 при низкой активности воды» . Прикладная и экологическая микробиология . 66 (4): 1274–1279. Бибкод : 2000ApEnM..66.1274M . дои : 10.1128/АЕМ.66.4.1274-1279.2000 . ПМК   91980 . ПМИД   10742199 .
  18. ^ Чанг В.С., Халверсон LJ (октябрь 2003 г.). «Понижение доступности воды влияет на динамику, развитие и ультраструктурные свойства биопленок Pseudomonas putida» . Журнал бактериологии . 185 (20): 6199–6204. дои : 10.1128/JB.185.20.6199-6204.2003 . ПМК   225025 . ПМИД   14526033 .
  19. ^ Джонс Т.Х., Вейл К.М., Макмаллен Л.М. (июль 2013 г.). «Формирование нитей пищевыми бактериями в условиях сублетального стресса». Международный журнал пищевой микробиологии . 165 (2): 97–110. doi : 10.1016/j.ijfoodmicro.2013.05.001 . ПМИД   23727653 .
  20. ^ Моденутти Б, Бальсейро Э, Корно Дж, Кальери С, Бертони Р, Каравати Э (июль 2010 г.). «Ультрафиолетовое излучение вызывает филаментацию в бактериальных комплексах из патагонских озер Северной Анды». Фотохимия и фотобиология . 86 (4): 871–881. дои : 10.1111/j.1751-1097.2010.00758.x . ПМИД   20528974 . S2CID   45542973 .
  21. ^ Уокер-младший, Парди AB (январь 1968 г.). «Доказательства связи между метаболизмом дезоксирибонуклеиновой кислоты и образованием перегородок у Escherichia coli» . Журнал бактериологии . 95 (1): 123–131. дои : 10.1128/JB.95.1.123-131.1968 . ПМК   251980 . ПМИД   4867214 .
  22. ^ Окава Т. (декабрь 1975 г.). «Исследование внутриклеточных тимидиновых нуклеотидов. Безтиминовая гибель и восстановление после повторного добавления тимина в Escherichia coli K 12» . Европейский журнал биохимии . 60 (1): 57–66. дои : 10.1111/j.1432-1033.1975.tb20975.x . ПМИД   1107038 .
  23. ^ Дженсен Р.Х., Вулфолк, Калифорния (август 1985 г.). «Образование нитей Pseudomonas putida» . Прикладная и экологическая микробиология . 50 (2): 364–372. Бибкод : 1985ApEnM..50..364J . doi : 10.1128/aem.50.2.364-372.1985 . ПМК   238629 . ПМИД   16346856 .
  24. ^ Тран Т.Д., Али М.А., Ли Д., Феликс М.А., Луаллен Р.Дж. (февраль 2022 г.). «Бактериальная филаментация как механизм распространения от клетки к клетке внутри животного-хозяина» . Природные коммуникации . 13 (1): 693. Бибкод : 2022NatCo..13..693T . дои : 10.1038/s41467-022-28297-6 . ПМЦ   8816909 . ПМИД   35121734 .
  25. ^ Бхаттачарья С., Берштейн С., Адкар Б.В., Вудард Дж., Шахнович Е.И. (июнь 2021 г.). «Метаболический ответ на точечные мутации раскрывает принципы модуляции активности и фенотипа ферментов in vivo» . Молекулярная системная биология . 17 (6): е10200. arXiv : 2012.09658 . дои : 10.15252/msb.202110200 . ПМЦ   8236904 . ПМИД   34180142 .
  26. ^ Лау С.Ю., Згурская Х.И. (ноябрь 2005 г.). «Дефекты клеточного деления у Escherichia coli с дефицитом переносчика оттока нескольких лекарств AcrEF-TolC» . Журнал бактериологии . 187 (22): 7815–7825. дои : 10.1128/JB.187.22.7815-7825.2005 . ПМК   1280316 . ПМИД   16267305 .
  27. ^ Годе-Потрац С.Дж., Кустуш Р.Дж., Брехени П.Дж., Вайс Д.С., МакКартер Л.Л. (январь 2011 г.). «Поверхностное зондирование у Vibrio parahaemolyticus запускает программу экспрессии генов, которая способствует колонизации и вирулентности» . Молекулярная микробиология . 79 (1): 240–263. дои : 10.1111/j.1365-2958.2010.07445.x . ПМК   3075615 . ПМИД   21166906 .
  28. ^ Корно Г., Юргенс К. (январь 2006 г.). «Прямое и косвенное влияние хищничества простейших на размерную структуру популяции бактериального штамма с высокой фенотипической пластичностью» . Прикладная и экологическая микробиология . 72 (1): 78–86. Бибкод : 2006ApEnM..72...78C . дои : 10.1128/АЕМ.72.1.78-86.2006 . ПМЦ   1352273 . ПМИД   16391028 .
  29. ^ Райан Р.П., Фуи Ю., Гарсия Б.Ф., Ватт С.А., Нихаус К., Ян Л. и др. (апрель 2008 г.). «Межвидовая передача сигналов через диффузный сигнальный фактор Stenotropomonasmaltophilia влияет на образование биопленок и толерантность к полимиксину у Pseudomonas aeruginosa» . Молекулярная микробиология . 68 (1): 75–86. дои : 10.1111/j.1365-2958.2008.06132.x . ПМИД   18312265 . S2CID   26725907 .
  30. ^ Файнер К.Р., Ларкин К.М., Мартин Б.Дж., Файнер Дж.Дж. (февраль 2001 г.). «Близость агробактерий к живым тканям растений вызывает превращение в нитчатую бактериальную форму». Отчеты о растительных клетках . 20 (3): 250–255. дои : 10.1007/s002990100315 . S2CID   24531530 .
  31. ^ Мохамед-Салем Р., Родригес Фернандес С., Ньето-Пелегрин Е., Конде-Валентин Б., Румберо А., Мартинес-Килес Н. (2019). «Водный экстракт гибискуса сабдариффа ингибирует индукцию пьедестала энтеропатогенной кишечной палочкой и способствует бактериальной филаментации in vitro» . ПЛОС ОДИН . 14 (3): e0213580. Бибкод : 2019PLoSO..1413580M . дои : 10.1371/journal.pone.0213580 . ПМК   6407759 . ПМИД   30849110 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 30da500ebedbf1f9df4bc017b83dcaac__1708910640
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/30/ac/30da500ebedbf1f9df4bc017b83dcaac.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Filamentation - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)