Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Σχηματισμός βακτηριακών σπόρων

Anonim

Οι βακτηριακοί σπόροι αποθηκεύουν πληροφορίες σχετικά με το ατομικό ιστορικό ανάπτυξης των προγονικών κυττάρων τους, διατηρώντας έτσι μια «μνήμη» που συνδέει τα διάφορα στάδια του βακτηριακού κύκλου ζωής. Το φαινόμενο αυτό επιδείχθηκε σε πρόσφατη μελέτη από διεπιστημονική ερευνητική ομάδα υπό την ηγεσία της Δρ Ilka Bischofs στο Κέντρο BioQuant του Πανεπιστημίου της Χαϊδελβέργης. Η μνήμη των σπορίων μπορεί να προκαλέσει διάφορες προσαρμοστικές συμπεριφορές στα μικρόβια. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Communications.

διαφήμιση


"Για να αντιμετωπιστούν οι διακυμάνσεις της διαθεσιμότητας των θρεπτικών ουσιών, πολλά βακτήρια μπορούν να αλλάξουν μεταξύ δύο κρατών», εξηγεί ο Δρ Bischofs. "Στην κυτταρική κατάσταση, τα κύτταρα αναπτύσσονται και πολλαπλασιάζονται. Τα βακτήρια σχηματίζουν σπόρια για να γίνουν αδρανείς, γεγονός που τους επιτρέπει να επιβιώσουν σε παρατεταμένες περιόδους λιμοκτονίας μέχρι να φθάσουν τα νέα θρεπτικά συστατικά για να αναζωογονήσουν τα σπόρια". Οι ερευνητές μελέτησαν αυτόν τον προσαρμοστικό βακτηριακό κύκλο ζωής χρησιμοποιώντας τον Bacillus subtilis ως οργανικό μοντέλο. Με τη χρήση της μικροσκοπίας χρονικού διαστήματος, κατάφεραν για πρώτη φορά στο πλαίσιο αυτό να παρατηρήσουν και να μελετήσουν τη σπορία και την αναγέννηση των σπορίων στο επίπεδο ενός κυττάρου - και πώς συσχετίζονται. Ανακάλυψαν ότι τα σπόρια ανταποκρίθηκαν πολύ διαφορετικά στην εισροή νέων θρεπτικών συστατικών: Τα σπόρια που σχηματίστηκαν νωρίτερα κατά τη διάρκεια της μετάβασης σε θρεπτικά συστατικά αναβίωσαν πιο γρήγορα.

Το μεταβολικό ένζυμο αλανίνη αφυδρογονάση συμβάλλει σε αυτό το αποτέλεσμα, σύμφωνα με τους ερευνητές. Τα βακτήρια παράγουν το ένζυμο όταν είναι διαθέσιμο το αμινοξύ L-αλανίνη και σταματούν τη σύνθεση μόλις τελειώσει. Ο δρ. Bischofs εξηγεί ότι το ένζυμο μεταφέρεται από μια γενιά βακτηρίων στο επόμενο με μεταφορά μέχρι να σχηματιστούν σπόρια. Το ένζυμο στη συνέχεια αποθηκεύεται στα νέα σπόρια, όπου παραμένει ανενεργό μέχρι να φθάσουν νέα θρεπτικά συστατικά που διευκολύνουν την αναγέννηση των σπορίων και την εκ νέου ανάπτυξη. "Με αυτό τον τρόπο, τα σπόρια αποκτούν μια σταθερή φαινοτυπική μνήμη της ιστορίας της ανάπτυξης και της γονιδιακής έκφρασης των προγονικών κυττάρων τους, η οποία επηρεάζει το μέλλον τους. Η ίδια βασική αρχή θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλες κυτταρικές πρωτεΐνες".

Η φαινοτυπική μνήμη έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη των σπορίων. Οι ερευνητές μπόρεσαν να δείξουν μια συρρίκνωση μεταξύ ποσότητας και ποιότητας: Τα βακτήρια παράγουν πολλά σπόρια που μπορούν να αναζωογονηθούν μόνο σε περιβάλλοντα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά ή λιγότερα αλλά καλύτερα σπόρια που αναζωογονούν και σε σπάνια περιβάλλοντα. Συνδέοντας τις διαφορετικές φάσεις του βακτηριακού κύκλου ζωής, η «μνήμη» των σπορίων θα μπορούσε να οδηγήσει προσαρμογές σε οικολογικές θέσεις και να προκαλέσει την εμφάνιση διαφόρων χαρακτηριστικών προσαρμογής στα μικρόβια.

Εκτός από τους ερευνητές του Κέντρου Μοριακής Βιολογίας και του Ινστιτούτου Φαρμακευτικής και Μοριακής Βιοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου της Χαϊδελβέργης, επιστήμονες του Γερμανικού Κέντρου Ερευνών για τον Καρκίνο (DKFZ) και του Ινστιτούτου για την Επίγεια Μικροβιολογία Max Planck στο Marburg συμμετείχαν επίσης στη μελέτη.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Alper Mutlu, Stephanie Trauth, Marika Ziesack, Katja Nagler, Jan-Philip Bergeest, Karl Rohr, Nils Becker, Thomas Höfer, Ilka B. Bischofs. Η φαινοτυπική μνήμη στο Bacillus subtilis συνδέει την είσοδο και την έξοδο από την αδρανοποίηση με μια ανταλλαγή ποσότητας-ποιότητας σπορίων . Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038 / s41467-017-02477-1