QUORUM SENSING Грамотрицательные микроорганизмы Quorum sensing(чувство
QS GR- (I).ppt
- Количество слайдов: 11
QUORUM SENSING Грамотрицательные микроорганизмы
Quorum sensing(чувство кворума) – система обмена и восприятия низкомолекулярных сигналов, индуцирующая особые физиологические процессы в клетке и зависящее от плотности популяции. Компоненты: - низкомолекулярная диффузионная сигнальная молекула - белковый фактор транскрипции Кворумные системы, основанные на действии ацилированных гомосеринлактонов (ГСЛ), распространены исключительно среди грамотрицательных бактерий
Vibrio fisсheri Cellular control of the synthesis and activity of the bacterial luminescence system / K. H. Nealson, T. Platt, J. W. Hastings // J. Bacteriol. – 1970. – Vol. 104, № 7. – P. 313 – 322. Клетки продуцируют аутоиндуктор, регулирующий синтез люциферазы N-3 -(оксогексаноил)-L-гомосеринлактон Structural identification of autoinducer of Photobacterium fischeri luciferase / A. Eberhard [et al. ] // Biochemistry. – 1981. – Vol. 20. – P. 2444 – 2449.
Примеры систем Quorum Sensing у различных видов бактерий Микроорганизм Сигнальная молекула Регулируемая функция Vibrio fischeri Оксогексаноил-ГСЛ Биолюминесценция Pseudomonas Бутаноил-ГСЛ Синтез факторов патогенности: aeruginosa Оксододеканоил-ГСЛ рамнолипидов, гемолизина и др. Pseudomonas Гексаноил-ГСЛ Продукция феназина aureofaciens Agrobacterim Оксооктаноил-ГСЛ Передача плазмид при конъюгации tumefaciens Erwinia carotovora Оксогексаноил-ГСЛ Синтез факторов патогенности: протеаз, пектиназ, целлюлаз. Продукция карбопенема Erwinia stewartii Оксогексаноил-ГСЛ Синтез экзополисахарида Rhizobium Гидрокситетрадеканоил - Экспрессия генов, контролирующих leguminosarum ГСЛ способность заселять ткани корней бобовых растений Yersinia enterocolitica Гексаноил-ГСЛ Инвазия в клетки эпителия Оксогексаноил-ГСЛ
N-ацил гомосеринлактон Впервые структура АГЛ была идентифицирована в 1981 году A – оксогексаноил-ГСЛ; B – бутаноил-ГСЛ; C – гидроксибутаноил-ГСЛ; D – гексаноил-ГСЛ; E – оксооктаноил-ГСЛ; F – оксодеканоил-ГСЛ; G – оксододеканоил-ГСЛ Структура амфипатична: Лактонное кольцо гидрофильное Ацильный хвост гидрофобный
Diffusion of autoinducer is involved in regulation of the Vibrio fischeri luminescence system / H. B. Kaplan, E. P. Greenberg // J. Bacteriol. – 1985. – Vol. 163, № 17. – P. 1210 – 1214. Радиоактивно меченный оксогексаноил-ГСЛ быстро диффундирует как внутрь, так и из бактериальной клетки На перенос молекул влияет в большей степени концентрация оксогексаноил -ГСЛ по разные стороны бактериальной оболочки. Более гидрофобные молекулы с большей длинной боковой цепи (8 С- 14 С) будут менее растворимы в цитоплазме и могут концентрироваться в мембранном бислое. Для P. aeruginosa показано, что белки выводящей системы играют определенную роль в транспорте оксододеканоил-ГСЛ из клетки, но не в поступлении сигнала от бутаноил-ГСЛ, который имеет более короткую боковую цепь.
Quorum Sensing у бактерий Vibrio fisсheri (принцип) lux. I (ген) кодирует фермент Lux. I-синтаза (белок) Lux. I-синтаза синтезирует аутоиндуктор lux. R (ген) кодирует активатор Lux. R (белок) Lux. R взаимодействует с аутоиндуктором и запускает транскрипцию lux-оперона, что ведет к формированию свечения Аналогичные низкомолекулярные автоиндукторы, так и опосредуемые ими системы типа «lux. I-lux. R» обнаружены более чем у 70 видов других нелюминесцирующих грамотрицательных бактерий (Serratia marcescens, Citrobacter freundii, Enterobacter agglomerans, Proteus mirabilis, Erwinia herbicola и др. )
Quorum Sensing у бактерий Pseudomonas aeruginosa За вирулентные свойства P. aeruginosa отвечает широкий спектр экзопродуктов, включая эластазу (Las. A, Las. B), протеазу, экзотоксины A и S, рамнолипидные биосурфактанты и фосфолипазу. Кворумные системы: Las. R/Las. I (оксо-С 12 -ГСЛ) Rhl. R/Rhl. I (C 4 -ГСЛ и С 6 -ГСЛ) Las. R и оксо-С 12 -ГСЛ активируют гены кодирующие эластазы (Las. A и Las. B), алкалинпротеазу (Apr), экзотоксин А (tox. A) Кворумная сенсорная система Rhl. R/Rhl. I состоит из активатора транскрипции Rhl. R и белка Rhl. I, ответственного за продукцию двух аутоиндукторов: доминирующего бутаноил-ГСЛ и минорного гексаноил-ГСЛ. Данная система регулирует продукцию рамнолипидов, эластазы, пиоционина и липазы
Quorum Sensing у бактерий Pseudomonas aeruginosa Формирование биопленок защищает входящие в них микроорганизмы от фагоцитов и системы комплемента организма хозяина и обеспечивает повышенную устойчивость к антибиотикам. Синтез оксододеканоил-ГСЛ ферментом Las. I является обязательным для нормального формирования биопленки
Quorum Sensing у бактерий Agrobacterium tumefaciens У бактерий A. tumefaciens система кворума управляет коньюгационной передачей Ti-плазмиды между бактериями. Оба регуляторных компонента Tra. I и Tra. R находятся на передаваемых Ti-плазмидах. Взаимодействие между клетками требует два сенсорных сигнала, сигнал хозяина (опин) и сигнал бактерий (N-3 - оксооктаноил-гомосерин лактон), последний является продуктом бактериального фермента Tra. I. Октапин (активатор оcc. R) Нопалин (репрессор аcc. R)
Quorum Sensing у бактерий Agrobacterium tumefaciens Целевые генов, регулируемые комплексом аутоиндуктор- Tra. R включает tra оперон, trb оперон, и ген под названием tra. M. tra оперон требуется для мобилизации Ti плазмиды, trb оперон кодирует гены, необходимые для формирования пор. tra. M снижает чувство кворума, связываясь с Tra. R и ингибируя связь Tra. R с ДНК.