Odborné články

Molekulární genetický mechanismus kanibalismu Bacillus Subtilis je dešifrován

    Skupina výzkumníků z Harvardské univerzity vedená S.D. Ellermeyer dešifrovala molekulární mechanismus, který řídí vztah v komunitě bakterií Bacillus Subtilis . Článek výzkumné skupiny o tomto objevu se objevil v posledním čísle Cell.
    Rozmanité půdní bakterie B. Subtilis patří mezi nejznámější mikroorganismy. Jsou zajímavé tím, že mají spíše komplikované společenské chování. Zejména v případě potřeby se bakterie rozmnožují a získávají mobilitu, shromažďují se v "hejnech", dělají rozhodnutí založená na chemických signálech přijatých od příbuzných, přičemž používají speciální "smysl kvóra" - něco jako chemický hlas - když se nashromáždí určitý kritický počet chemických signálů "hlasy" mění chování bakterií. Navíc je B. Subtilis schopen shromáždit se do mnohobuněčných agregátů, složitost jejich struktury se blíží mnohobuněčnému organismu. Když je nedostatek potravy, jedna část bakteriální komunity zabije druhou jedem. Mrtví slouží jako jídlo pro své vrahy, kteří kvůli speciálním ochranným bílkovinům neumírají z vlastního jedu. Pokud hlad bude pokračovat, přežívající bakterie se změní na spory.
    Genom tohoto druhu byl dešifrován v roce 1997. Skládá se ze 4,214,630 párů bází, zorganizovaných do 4,225 genů, z nichž většina je obecně známá.
    Výzkumníci zjistili, že když je hladový, B. Subtilis spouští speciální genový přepínač, který může být pouze v jednom ze dvou diskrétních stavů (zapnuto / vypnuto). Přepínač se skládá z klíčového regulátoru genu Spo0A a několika dalších genů, které se navzájem vzájemně aktivují podle principu pozitivní zpětné vazby.
    Aktivace Spo0A vede k kaskádě reakcí, včetně tvorby toxinu SdpC buňkou , která zabíjí ty bacily, jejichž vypínač je vypnutý. Mrtvé buňky se rozpadají, organické látky uvolňované z nich jsou absorbovány vrahy.
    Dřívější nebylo jasné, proč toxin zabíjí pouze ty bacily, které ji nevylučují (tj. Ty, kteří neaktivovali Spo0A ). A to se stalo. Na membráně bacilů je přítomen ochranný protein SdpI , který má dvě funkce. Za prvé, chrání buňku před toxinem SdpC (prostě trvá molekulu toxinu a udržuje ji, neumožňuje nic dělat). Za druhé, proteinová molekula SdpI , která chytá molekulu toxinu, se mění tak, že její druhý konec (vyčnívající zevnitř membrány) zachycuje a zadržuje molekuly proteinu SdpR, jehož funkcí je blokovat tvorbu ochranného proteinu SdpI . Zachycení molekuly toxinu ochranným proteinem vede tedy k inaktivaci proteinu, který inhibuje tvorbu ochranného proteinu. Proto čím více toxinu, tím více buňky produkuje ochranný protein. Jakmile toxin v prostředí skončí, molekuly SdpR přestanou být inaktivovány a protein přestává být syntetizován.
    Proč jsou bacily s vypnutým Spo0A špatně chráněny? Harvardští vědci zjistili, že syntéza šetřícího SdpI je blokována jiným proteinem - AbrB . Zakažte je pouze zapnutím funkce Spo0A, takže buňky s vypnutým Spo0A jsou odsouzeny.
    Zdálo by se, že přirozený výběr by měl pomáhat zajistit u potomků znamení zařazení Spo0A do osob s hladem a vylučováním s opačným znamením: první přežije a odchází potomstvo, zatímco oni zemřou. Přepínač genů je však stále zařazen do úderu hladem pouze v polovině případů. Evoluční mechanismy pro zachování této funkce nejsou zcela jasné.
Podrobný článek o objevu Harvardských učenců je publikován v Elements .
03-Mar-2006, 14:06