Скользящая подвижность - это тип транслокации, используемый микроорганизмами, который не зависит от движущих структур, таких как жгутики , пили и фимбрии . [1] Скольжение позволяет микроорганизмам перемещаться по поверхности пленок с низким содержанием влаги. Механизмы этой моторики известны лишь частично.
Подергивание подвижности также позволяет микроорганизмам перемещаться по поверхности, но этот тип движения является резким и использует пили в качестве транспортного средства. Бактериальное скольжение - это тип скользящей подвижности, который также может использовать пили для движения.
Скорость скольжения у разных организмов разная, и изменение направления, по-видимому, регулируется какими-то внутренними часами. [2] Например, apicomplexans могут перемещаться с высокой скоростью от 1 до 10 мкм / с. Напротив, бактерии Myxococcus xanthus скользят со скоростью 5 мкм / мин. [3] [4]
Инвазия клеток и скользящая подвижность имеют TRAP ( связанный с тромбоспондином анонимный белок), поверхностный белок, как общую молекулярную основу, которая важна как для инфекции, так и для передвижения инвазивного апикомплексного паразита. [5] Микронемы - это секреторные органеллы на апикальной поверхности апикомплексанов, используемые для скольжения подвижности.
Типы моторики
Бактериальное скольжение - это процесс подвижности, при котором бактерия может двигаться самостоятельно. Обычно происходит процесс, при котором бактерия перемещается по поверхности в общем направлении ее длинной оси. [6] Скольжение может происходить посредством совершенно разных механизмов, в зависимости от типа бактерии. Этот тип движения наблюдается в филогенетический различных бактерий [7] , такие как цианобактерии , миксобактерии , Cytophaga , flavobacteria и микоплазма .
На схеме справа:
a) Пили типа IV : клетка прикрепляет свои пили к поверхности или объекту в направлении своего движения. Затем белки в пили разрушаются, чтобы уменьшить пили, подтягивая клетку ближе к поверхности или объекту, к которому она была прикреплена. [8]
б) Белки мембраны специфической подвижности: трансмембранные белки прикрепляются к поверхности хозяина. Этот адгезионный комплекс может быть специфическим для определенного типа поверхности, например, определенного типа клеток, или универсальным для любой твердой поверхности. Моторные белки, прикрепленные к внутренней мембране, заставляют двигаться внутренние клеточные структуры по отношению к трансмембранным белкам, создавая сетевое движение. [9] Это вызвано движущей силой протона. [10] Используемые белки различаются между видами. Примером бактерии, использующей этот механизм, может быть Flavobacterium . Этот механизм все еще изучается и не совсем понятен. [11]
c) Струя полисахарида: клетка выпускает «струю» полисахаридного материала позади себя, продвигая ее вперед. Этот полисахаридный материал остался позади. [12]
Бактерии перемещаются в ответ на меняющийся климат, содержание воды, присутствие других организмов и твердость поверхностей или сред. Скольжение наблюдается у самых разных типов, и хотя механизмы могут различаться у разных бактерий, в настоящее время понятно, что оно происходит в средах с общими характеристиками, такими как твердость и маловодье, что позволяет бактериям сохранять подвижность. в его окрестностях. Такие среды с низким содержанием воды включают биопленки , почву или крошки почвы в пашне и микробные маты . [6]
Цель
Скольжение как форма подвижности, по-видимому, позволяет взаимодействовать между бактериями, патогенезом и повышенным социальным поведением. Он может играть важную роль в образовании биопленок , вирулентности бактерий и химиочувствительности . [13]
Ройная подвижность
Подвижность роя происходит на более мягких полутвердых и твердых поверхностях (что обычно включает в себя движение бактериальной популяции скоординированным образом посредством определения кворума с использованием жгутиков для их продвижения) или подергивания подвижности [7] на твердых поверхностях (что включает разгибание и отведение из IV пилей типа перетащить бактерии вперед). [14]
Предлагаемые механизмы
Механизм скольжения может отличаться у разных видов. Примеры таких механизмов включают:
- Моторные белки, обнаруженные во внутренней мембране бактерий, используют протонпроводящий канал для передачи механической силы на поверхность клетки. [1] Движение микрофиламентов цитоскелета вызывает механическую силу, которая распространяется на адгезионные комплексы на субстрате и перемещает клетку вперед. [15] Было обнаружено, что моторные и регуляторные белки, которые преобразуют внутриклеточное движение в механические силы, такие как сила тяги, являются консервативным классом внутриклеточных моторов у бактерий, которые были адаптированы для обеспечения подвижности клеток. [15]
- А-подвижность (авантюрная подвижность) [6] [13] [16] как предлагаемый тип скользящей подвижности, включающий временные адгезионные комплексы, прикрепленные к субстрату, в то время как организм движется вперед. [13] Например, в Myxococcus Ксанф , [6] [7] [13] [17] социальные бактерии.
- Выброс или секреция полисахаридной слизи из сопел на любом конце тела клетки. [18]
- Энергетические нано-машины или большие макромолекулярные сборки, расположенные на теле клетки бактерии. [15]
- « Фокальные адгезионные комплексы» и «беговая дорожка» поверхностных адгезинов, распределенных по телу клетки. [13] [2]
- Скользящая подвижность Flavobacterium johnsoniae использует спиральный след, внешне похожий на M. xanthus , но через другой механизм. Здесь адгезин SprB продвигается по поверхности клетки (по спирали от полюса к полюсу), таща бактерии в 25 раз быстрее, чем M. xanthus . [19] Flavobacterium johnsoniae перемещается с помощью винтового механизма и приводится в действие движущей силой протонов. [20]
Смотрите также
- Внеклеточное полимерное вещество
- Микронема
- Слизь
Рекомендации
- ^ a b Нан, Бейян (февраль 2017 г.). "Бактериальная скользящая подвижность: развертывание модели консенсуса" . Текущая биология . 27 (4): R154 – R156. DOI : 10.1016 / j.cub.2016.12.035 . PMID 28222296 .
- ^ а б Нан, Бейян; Макбрайд, Марк Дж .; Чен, Цзин; Зусман, Дэвид Р .; Остер, Джордж (февраль 2014 г.). «Бактерии, скользящие по спиральным следам» . Текущая биология . 24 (4): 169–174. DOI : 10.1016 / j.cub.2013.12.034 . PMC 3964879 . PMID 24556443 .
- ^ Сибли, Л. Дэвид; Хоканссон, Себастьян; Каррутерс, Верн Б. (1 января 1998 г.). «Скользящая подвижность: эффективный механизм проникновения клеток». Текущая биология . 8 (1): R12 – R14. DOI : 10.1016 / S0960-9822 (98) 70008-9 . PMID 9427622 .
- ^ Сибли, LDI (октябрь 2010 г.). «Как паразиты apicomplexan перемещаются в клетки и выходят из них» . Curr Opin Biotechnol . 21 (5): 592–8. DOI : 10.1016 / j.copbio.2010.05.009 . PMC 2947570 . PMID 20580218 .
- ^ Султан Али А; Тати, Вандана; Фреверт, Юте; Робсон, Кэтрин Дж. Х .; Крисанти, Андреа; Нуссенцвейг, Виктор; Nussenzweig, Ruth S; Менар, Роберт (1997). «Ловушка необходима для скользящей подвижности и инфекционности спорозоитов плазмодия». Cell . 90 (3): 511–522. DOI : 10.1016 / s0092-8674 (00) 80511-5 .
- ^ а б в г Спорман, Альфред М. (сентябрь 1999 г.). «Скользящая подвижность бактерий: выводы из исследований Myxococcus xanthus» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 63 (3): 621–641. DOI : 10.1128 / mmbr.63.3.621-641.1999 . ISSN 1092-2172 . PMC 103748 . PMID 10477310 .
- ^ а б в Макбрайд, М. (2001). «Бактериальная скользящая подвижность: множественные механизмы движения клеток по поверхности». Ежегодный обзор микробиологии . 55 : 49–75. DOI : 10.1146 / annurev.micro.55.1.49 . PMID 11544349 .
- ^ Strom, MS; Лори, S (1993-10-01). "Структура-функция и биогенез пили типа IV". Ежегодный обзор микробиологии . 47 (1): 565–596. DOI : 10.1146 / annurev.mi.47.100193.003025 . ISSN 0066-4227 . PMID 7903032 .
- ^ Макбрайд, Марк Дж. (2001-10-01). "Бактериальная скользящая подвижность: множественные механизмы движения клеток по поверхности". Ежегодный обзор микробиологии . 55 (1): 49–75. DOI : 10.1146 / annurev.micro.55.1.49 . ISSN 0066-4227 . PMID 11544349 .
- ^ Дзинк-Фокс, JL; Leadbetter, ER; Годшо, В. (декабрь 1997 г.). «Ацетат действует как протонофор и по-разному влияет на движение шариков и миграцию клеток скользящей бактерии Cytophaga johnsonae (Flavobacterium johnsoniae)» . Микробиология . 143 (12): 3693–3701. DOI : 10.1099 / 00221287-143-12-3693 . ISSN 1350-0872 . PMID 9421895 .
- ^ Браун, Тимоти Ф .; Khubbar, Manjeet K .; Saffarini, Daad A .; Макбрайд, Марк Дж. (Сентябрь 2005 г.). «Гены скользящей подвижности Flavobacterium johnsoniae, идентифицированные морским мутагенезом» . Журнал бактериологии . 187 (20): 6943–6952. DOI : 10.1128 / JB.187.20.6943-6952.2005 . ISSN 0021-9193 . PMC 1251627 . PMID 16199564 .
- ^ Hoiczyk, E .; Баумейстер, В. (1998-10-22). «Комплекс соединительных пор, органелла прокариотической секреции, является молекулярным двигателем, лежащим в основе скользящей подвижности цианобактерий». Текущая биология . 8 (21): 1161–1168. DOI : 10.1016 / s0960-9822 (07) 00487-3 . ISSN 0960-9822 . PMID 9799733 .
- ^ а б в г д Mignot, T .; Shaevitz, J .; Hartzell, P .; Зусман, Д. (2007). «Доказательства того, что фокальные адгезионные комплексы способствуют скольжению бактерий» . Наука . 315 (5813): 853–856. Bibcode : 2007Sci ... 315..853M . DOI : 10.1126 / science.1137223 . PMC 4095873 . PMID 17289998 .
- ^ Нан, Бейян; Зусман, Дэвид Р. (июль 2016 г.). «Новые механизмы, влияющие на подвижность бактерий» . Молекулярная микробиология . 101 (2): 186–193. DOI : 10.1111 / mmi.13389 . ISSN 1365-2958 . PMC 5008027 . PMID 27028358 .
- ^ а б в Вс, Минчжай; Wartel, Morgane; Cascales, Эрик; Шаевиц, Джошуа В .; Миньо, Там (2011-05-03). «Моторный внутриклеточный транспорт способствует скольжению бактерий» . Труды Национальной академии наук . 108 (18): 7559–7564. DOI : 10.1073 / pnas.1101101108 . ISSN 0027-8424 . PMC 3088616 . PMID 21482768 .
- ^ Слюсаренко, О .; Зусман, Д.Р .; Остер, Г. (17 августа 2007 г.). «Двигатели, приводящие в действие подвижность Myxococcus xanthus, распределяются по телу клетки» . Журнал бактериологии . 189 (21): 7920–7921. DOI : 10.1128 / JB.00923-07 . PMC 2168729 . PMID 17704221 .
- ^ Лучано, Дженнифер; Агреби, Рым; Галл, Анн Валери Ле; Wartel, Morgane; Фигна, Франческа; Дюкре, Адриан; Брошье-Армане, Селин; Миньо, Там (2011-09-08). «Возникновение и модульная эволюция нового механизма движения бактерий» . PLOS Genetics . 7 (9): e1002268. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1002268 . ISSN 1553-7404 . PMC 3169522 . PMID 21931562 .
- ^ Мерали, Зея (3 апреля 2006 г.), «Бактерии используют струи слизи для передвижения » , New Scientist , получено 17 января 2010 г.
- ^ Нан, Бейян (2015). «Бактерии, скользящие по спиралевидным следам» . Curr Biol . 24 (4): R169–173. DOI : 10.1016 / j.cub.2013.12.034 . PMC 3964879 . PMID 24556443 .
- ^ Шривастава, Абхишек (2016). «Винтовое движение скользящей бактерии осуществляется за счет спирального движения адгезинов клеточной поверхности» . Биофиз. Дж . 111 (5): 1008–13. DOI : 10.1016 / j.bpj.2016.07.043 . PMC 5018149 . PMID 27602728 .