unul dintre primele lucruri pe care le înveți în bacteriologie este că bacteriile vin în diferite forme. Desigur, nu este o gamă uriașă de forme, dar formele principale sunt sferice, în formă de tijă sau spirală. Bacteriile sferice au sens, deoarece o sferă este o formă destul de simplă în care să crească și lanțurile sau coloniile de bacterii le permit să se răspândească în mediul lor. De asemenea, o tijă este o formă bună pentru bacteriile care se mișcă mult, oferindu-le mai multă propulsie prin spații aglomerate (și când ești suficient de mic pentru a fi la aceeași scară ca moleculele mari, fiecare spațiu este aglomerat).

dar de ce spirale? Ce beneficii obțin bacteriile din faptul că au forma unui tirbușon?

am fost destul de entuziasmat, prin urmare, pentru a vedea două articole recente în agenți patogeni PLoS care ambele abordat această problemă. Una se referea la bacteria campylobacter jejuni (care provoacă diaree indusă de bacterii) și una era pe helicobacter pylori (bacteria care provoacă ulcere gastrice, despre care am scris anterior). În ambele cazuri, forma elicoidală poate fi distrusă prin lovituri genetice destul de simple, iar în ambele bacterii pierderea formei elicoidale a dus la o scădere a virulenței și a capacității bacteriilor de a funcționa în interiorul unui corp.

începând de atunci cu c. jejuni, pentru care am o slăbiciune pentru că am lucrat cu el când studiam bacteriofagii.

Deci, în primul rând, cum să eliminați forma spirală din bacterii. Cercetătorii din referința 1 au găsit o genă, pe care au numit-o pgp1 (peptidoglican peptidaza 1), care, atunci când este șters, transformă bacteriile dintr-o spirală îngustă într-o formă de tijă plictisitoare. După cum sugerează și numele, pgp1 acționează asupra peptidoglicanului, care este o componentă majoră a peretelui celular bacterian. Când sunt șterse, bacteriile rezultate în formă de tijă sunt de trei ori mai rele la colonizarea puilor (C. jejuni este, de asemenea, o cauză majoră a bolilor la găini) și sunt, de asemenea, proaste la formarea biofilmelor și, în general, la mișcare. Figura 1 din referință are câteva imagini excelente ale bacteriilor spirale și ale mutanților în formă de tijă tristă.

nu au existat diferențe între mutanții normali c. jejuni și pgp1 atunci când a venit vorba de creștere, supraviețuire la stres sau viață generală pe agar nutritiv; forma spirală pare să aibă doar un efect asupra factorilor importanți pentru virulență și supraviețuire în interiorul unui corp. Cercetătorii au făcut, de asemenea, mutanți care au exprimat excesiv pgp1 și au descoperit că și acest lucru a avut un efect de îndreptare asupra celulelor (din nou, imagini minunate cu bacterii din Figura 3). Când au luat gena pgp1 și au pus-o într-o bacterie în formă de tijă (E. coli), nu a existat nicio schimbare de formă. Efectul Tirbușon pe care îl produce pgp1 este prezent numai atunci când gena este în C. jejuni și exprimată la nivelurile corecte, ceea ce este păcat, deoarece E. coli în formă de spirală ar fi rece.

deci forma spirală din C. jejuni pare a fi controlată de o genă majoră (probabil cu ajutorul altor câteva) și este importantă pentru patogenitate. Cum rămâne cu H. pylori?

în h. pylori povestea este ușor diferită. Cercetările anterioare asupra bacteriilor care și-au pierdut răsucirea elicoidală (deși au menținut încă o formă ușor curbată, susțin acest gând) nu au arătat nicio diferență în mișcare sau motilitate de înot. H. pylori trăiesc în mucoasa mucusului stomacului și se credea că forma elicoidală ar fi să împingă mai ușor acest material vâscos. Bacteriile mai puțin întortocheate au arătat încă o diferență în colonizare-bacteriile răsucite de tip sălbatic au fost mult mai susceptibile de a coloniza mucoasa stomacului decât mutanții mai drepți.

în referința 2, a găsit o nouă genă (csd4) implicată în forma curbată a bacteriilor, pe care mutanții originali ne-răsuciți încă o mențineau. Se pare că dacă eliminați această genă de la mutanții non-twisty, bacteriile pierd toate urmele de curbă sau răsucire și mișcare prin soluții vâscoase care imită mucoasa stomacului este mult mai greu. Spre deosebire de C. jejuni, prin urmare, H. pylori au două mecanisme genetice care provoacă forma elicoidală. O genă care provoacă răsucirea elicoidală prin reticularea biților peretelui celular și alta (csd4 identificată în referința 2) care induce în mod independent curbarea celulei. Aceste două mecanisme par a fi complet independente și ambele contribuie la creșterea răsucirii celulei.

Deci, în timp ce C. jejuni are o singură genă responsabilă pentru forma spirală și virulența crescută, H. pylori are două. Pot exista motive de mediu pentru aceasta (C. jejuni poate supraviețui într-o gamă mai largă de gazde) cu toate acestea, deoarece acestea sunt mai degrabă bacterii fără legătură este poate fi doar faptul că forma elicoidală a existat mai mult timp în H. pylori, care a luat mai mult de un mecanism pentru ao produce (și dacă cineva este conștient de mai multe motive, trimiteți-mi un e-mail și anunțați-mă!). Ceea ce este clar este că bacteriile au motive foarte ferme pentru a fi formele care sunt, iar aceste forme nu se limitează doar la pete sferice.

link de Credit pentru imaginea 1 (forme bacteriene)

link de Credit pentru imaginea 2 (campylobacter)

link de Credit pentru imaginea 3 (helicobacter)

referință 1: Frirdich e, Biboy J, Adams c, Lee J, Ellermeier J, Gielda LD, Dirita VJ, Girardin SE, Vollmer W, & Gaynor ce (2012). Enzima modificatoare de peptidoglican Pgp1 este necesară pentru forma celulelor elicoidale și trăsăturile de patogenitate în Campylobacter jejuni. Agenți patogeni PLoS, 8 (3) PMID: 22457624