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ヘリカル細菌:ねじれていることの利点

あなたが細菌学で最初に学ぶことの1つは、細菌が異なる形で来るということです。 確かに巨大な範囲の形状ではありませんが、主な形状は球形、棒状、または螺旋状です。 球形の細菌は球がに育つべきかなり簡単な形であり、細菌の鎖かコロニーがそれらが環境に広がるようにするので意味を成しています。 同様に、ロッドは、多くの周りを移動する細菌のための良い形であり、混雑した空間を介してより多くの推進力を与えます(そして、大きな分子と同じスしかし、なぜ螺旋?

細菌はコルク栓抜きのような形をしていることからどのような利点が得られますか?

私は非常に興奮していたので、両方ともこの問題に対処したPLoS病原体の二つの最近の記事を見ることができました。 一つは、細菌campylobacter jejuni(細菌誘発性下痢を引き起こす)に関係し、一つはhelicobacter pylori(私が以前に書いた胃潰瘍を引き起こす細菌)にありました。 どちらの場合も螺旋形はかなり簡単な遺伝子のノックアウトによって破壊することができ両方の細菌で螺旋形の損失は病原性の減少および細菌の機能でボディの内で作用する起因した。私はバクテリオファージを勉強していたときに戻ってそれを使って働いていたので、私は柔らかい場所を持っています。

その後、c.jejuniで始まります。

まず、どのように細菌からスパイラル形状を削除するには。 参照1の研究者はpgp1(peptidoglycan peptidase1)と呼ばれる遺伝子を発見し、削除すると細菌がきれいな小さな螺旋から退屈な棒状に変わります。 その名前が示すように、pgp1は細菌の細胞壁の主要成分であるペプチドグリカンに作用する。 削除されたとき、得られた棒状の細菌はコロニーのひよこ(C.jejuniはまた鶏の病気の主要な原因である)で三倍悪く、biofilmsを形作り、一般に動き回ることでまた悪い。 参考文献の図1には、螺旋状の細菌とsad棒状の変異体のいくつかの優れた写真があります。

正常なc.jejuniとpgp1変異体の間には違いはなかったが、成長、ストレス生存、または栄養寒天上での一般的な生活に関しては、螺旋形状は体内の病原性と生存に重要な因子にのみ影響を及ぼすようである。 研究者らはまた、pgp1を過剰発現させる変異体を作製し、これも細胞に矯正効果を有することを見出した(図3の素敵な細菌の写真)。 彼らはpgp1遺伝子を取り、通常の棒状の細菌(大腸菌)にそれを入れたとき、形状の変化はありませんでした。 Pgp1が作り出すコルク抜き効果は遺伝子がC.jejuniにあり、螺線形の定形E.coliが涼しいので残念である正しいレベルで表現されたときだけあります。

だから、C.jejuniのスパイラル形状は、(おそらくいくつかの他の人の助けを借りて)一つの主要な遺伝子によって制御されているようであり、病原性に ピロリ菌はどうですか?p>

h.pyloriでは話が少し異なります。 螺旋状のねじれを失った細菌の以前の研究(彼らはまだわずかに湾曲した形状を維持していたが、その考えを保持していた)は、動きや水泳運動性に差 H.pyloriは胃の粘液内層に生息しており,この粘性物質をより容易に押し通すことができると考えられていた。 ねじれの少ない細菌はまだ植民地化の違いを示していました-ねじれた野生型細菌は、よりまっすぐな変異体よりも胃の裏地を植民地化する可能性が

参照2では、元の非ねじれた変異体がまだ維持されている細菌の湾曲した形状に関与する新しい遺伝子(csd4)を発見しました。 それはあなたが非ねじれ変異体からこの遺伝子をノックアウトした場合、細菌は胃の裏地を模倣する粘性の溶液を介して曲線やねじれや動きのす したがって、C.jejuniとは異なり、h.pyloriは螺旋形状を引き起こす二つの遺伝的メカニズムを有する。 細胞壁のビットを架橋することによって螺旋ねじれを引き起こす一つの遺伝子と、独立して細胞の湾曲を誘導する別の遺伝子(参照2で同定されたcsd4)。 これらの2つの機構は、同様に完全に独立しているように見え、両方とも細胞のねじれを増加させるのに寄与する。

だから、C.jejuniは螺旋形状と増加した病原性を単独で担当する一つの遺伝子を持っていますが、H.pyloriは二つを持っています。 これには環境上の理由があるかもしれません(C. jejuniはホストのより大きい範囲で存続できます)しかしそれらが幾分無関係な細菌であるので螺旋形がそれを作り出すために複数のメカニズムを拾ったh.の幽門でより長くのために存在していたことであるかもしれないです(そしてだれでもそれ以上の理由に気づいていれば、私に電子メールを送り、私に知らせて下さい!). 明らかなのは、細菌はそれらの形状であるために非常にしっかりした理由を持っており、それらの形状は球状の塊に限定されないということです。

画像1のクレジットリンク(細菌の形状)

画像2のクレジットリンク(campylobacter)

画像3のクレジットリンク(helicobacter)

参照1:Frirdich E、Biboy J、Adams C、Lee J、Ellermeier J、Gielda LD、Dirita VJ、Girardin SE、Vollmer W、&Gaynor ec(2012年)。 ペプチドグリカン修飾酵素Pgp1は、カンピロバクター jejuniの螺旋状の細胞形状と病原性形質のために必要です。 8(3)22457624

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