az egyik első dolog, amit a bakteriológiában tanul, az, hogy a baktériumok különböző formájúak. Nem egy hatalmas sor formák kétségkívül, de a fő formák gömb alakú, rúd alakú, vagy spirál. A gömb alakú baktériumoknak van értelme, mivel a gömb meglehetősen egyszerű forma, amelybe a baktériumok láncai vagy kolóniái lehetővé teszik számukra, hogy elterjedjenek a környezetükbe. Hasonlóképpen, a rúd jó forma a baktériumok számára, amelyek sokat mozognak, nagyobb meghajtást biztosítva számukra a zsúfolt tereken keresztül (és ha elég kicsi ahhoz, hogy ugyanolyan méretűek legyenek, mint a nagy molekulák, minden hely zsúfolt).

de miért spirálok? Milyen előnyökkel jár a baktériumok, ha dugóhúzó alakúak?

ezért nagyon izgatott voltam, hogy két legutóbbi cikket láttam a PLoS Pathogens-ben, amelyek mindketten foglalkoztak ezzel a kérdéssel. Az egyik a campylobacter jejuni baktériumra (amely bakteriális eredetű hasmenést okoz), a másik a helicobacter pylori baktériumra (a gyomorfekélyeket okozó baktériumra) vonatkozott, amelyről korábban írtam). Mindkét esetben a spirális alak meglehetősen egyszerű génkiütésekkel elpusztítható, és mindkét baktérium esetében a spirális alak elvesztése a virulencia csökkenését, valamint a baktériumok szervezeten belüli működésének képességét eredményezte.

kezdve a C. jejuni-val, amelyre puha helyem van, mert a bakteriofágok tanulmányozása során dolgoztam vele.

tehát először is, hogyan lehet eltávolítani a spirál alakját a baktériumokból. Az 1. referenciában szereplő kutatók találtak egy gént, amelyet pgp1-nek (peptidoglikán peptidáz 1) neveztek, amely a törléskor a baktériumokat egy ügyes kis spirálból unalmas rúd alakúvá alakítja. Ahogy a neve is sugallja, a pgp1 hatással van a peptidoglikánra, amely a bakteriális sejtfal egyik fő összetevője. Törléskor a keletkező rúd alakú baktériumok háromszor rosszabbak a csibék kolonizálásakor (C. jejuni szintén a csirkék betegségeinek egyik fő oka), valamint rosszak a biofilmek kialakításában, és általában mozognak. Ábra 1 a referencia néhány kiváló képek a spirál baktériumok, valamint a szomorú rúd alakú mutánsok.

nem volt különbség a normál c. jejunira, valamint pgp1 mutánsok, amikor jött, hogy a növekedés, a stressz, a túlélés, vagy általános él a tápanyag-agar; a spirál alakú, csak úgy tűnik, hogy hatással tényezők fontos virulencia, illetve túlélési be egy holttestet. A kutatók olyan mutánsokat is készítettek, amelyek túlexpresszálták a pgp1-et, és azt találták, hogy ez is egyenesítő hatással volt a sejtekre (ismét szép baktériumok képek a 3.ábrán). Amikor bevették a pgp1 gént, és egy normálisan rúd alakú baktériumba (E. coli) helyezték, nem változott az alakjuk. A pgp1 által termelt dugóhúzó hatás csak akkor van jelen, ha a gén C. jejuni-ban van, és a megfelelő szinten expresszálódik, ami kár, mert a spirál alakú E. coli hűvös lenne.

tehát úgy tűnik, hogy a C. jejuni spirális alakját egy fő gén (valószínűleg néhány másik segítségével) szabályozza, és fontos a patogenitás szempontjából. Mi van H. pylori-val?

h. pylori a történet kissé más. Korábbi kutatások a baktériumok, amelyek elvesztették a spirális csavar (bár még mindig fenntartotta kissé ívelt alakja, tartsa ezt a gondolatot) nem mutatott különbséget a mozgás vagy az úszás mozgékonyságát. H. pylori a gyomor nyálkahártyájában él, és úgy gondolták, hogy a spirális forma könnyebben képes átjutni ezen a viszkózus anyagon. A kevésbé kanyargós baktériumok még mindig különbséget mutattak a kolonizációban – a csavart wildtype baktériumok sokkal nagyobb valószínűséggel gyarmatosították a gyomor bélését, mint az egyenesebb mutánsok.

a 2.hivatkozásban a talált egy új gént (csd4), amely részt vett a baktériumok ívelt alakjában, amelyet az eredeti nem-twisty mutánsok továbbra is fenntartottak. Kiderült, hogy ha kiüti ezt a gént a nem-kanyargós mutánsok a baktériumok laza minden nyomát görbe vagy csavarodás és mozgás viszkózus oldatok, amelyek utánozzák a gyomor bélés sokkal nehezebb. A C. jejuni-tól eltérően tehát a H. pylori két genetikai mechanizmussal rendelkezik, amelyek a spirális alakot okozzák. Az egyik gén, amely a spirális csavart a sejtfal keresztkötő bitjeivel okozza, a másik (a 2. referenciában azonosított csd4), amely önállóan indukálja a sejt görbületét. Úgy tűnik, hogy ez a két mechanizmus is teljesen független, és mindkettő hozzájárul a sejt csavarodásának növeléséhez.

tehát míg a C. jejuni-nak egy génje van, amely kizárólag a spirál alakért és a virulencia fokozódásáért felelős, a H. pylori-nak kettő. Ennek környezeti okai lehetnek (C. jejuni képes túlélni egy nagyobb tartományban házigazdák) azonban mivel ezek inkább független baktériumok lehet, hogy csak az, hogy a spirális alakú létezett hosszabb H. pylori amely felvette több mint egy mechanizmus, hogy azt (és ha valaki tisztában van bármilyen több okból, ne írjon nekem, és tudassa velem!). Az egyértelmű, hogy a baktériumoknak nagyon határozott okai vannak annak, hogy milyen alakúak, és ezek a formák nem korlátozódnak kizárólag a gömb alakú foltokra.

Credit link for image 1 (bakteriális formák)

Credit link for image 2 (campylobacter)

Credit link for image 3 (helicobacter)

Reference 1: Frirdich E, Biboy J, Adams C, Lee J, Ellermeier J, Gielda LD, Dirita VJ, Girardin SE, Vollmer W, & Gaynor ek (2012). A Campylobacter jejuni spirális sejtformájához és patogenitási jellemzőihez pgp1 peptidoglikán-módosító enzim szükséges. PLOS patogének, 8 (3) PMID: 22457624