Бактериальное старение или бактериальное старение относится к постепенному снижению клеточной функции у отдельных бактерий по мере их старения. Показатели старения включают замедление скорости деления и увеличение вероятности смерти.
Считается, что основной причиной старения бактерий является накопление вредных компонентов (факторов старения). Асимметрично делящиеся бактерии, такие как Caulobacter crescentus , обнаруживают признаки репликативного старения. [1] Результаты для симметрично делящихся бактерий более нюансированы. Например, Escherichia coli в определенных экспериментальных условиях может проявлять признаки репликативного старения, вызванного тонкой асимметрией в ее делении. [2] [3] [4]
Факторы старения можно определить как непоправимые повреждения клеточных компонентов, которые в конечном итоге способствуют снижению приспособленности человека, укрывающего их. Предполагаемые факторы старения включают поврежденные нити ДНК, старый материал клеточной поверхности и неправильно свернутый или агрегированный белок. Клеточные полюса репликации E. coli часто используются в качестве показателя факторов старения, поскольку каждая бактерия наследует старый клеточный полюс (материнский полюс) и вновь синтезированный новый клеточный полюс. Недавно было показано, что тельца включения, массы агрегированных поврежденных или неправильно свернутых белков, способствуют старению клеточных организмов. [ нужна ссылка ]
Считается, что старение одноклеточных организмов возникает в результате асимметричного распределения факторов старения между дочерними клетками. Давно утверждалось, что с теоретической точки зрения предпочтительное разделение повреждений у одноклеточных организмов будет способствовать приспособленности всей популяции. [5] [6] Одноклеточный эукариотический организм, Saccharomyces cerevisiae , сохраняет вредные факторы старения в материнской клетке, что приводит к омоложению дочерней клетки. [7]
Хорошо известным примером бактериального старения является Caulobacter crescentus . Эта бактерия начинает свою жизнь как подвижная роевая клетка. Найдя подходящий субстрат, роевая клетка дифференцируется в неподвижную клетку на ножке. Затем клетка на ножке становится репродуктивно активной и дает начало новым роевым клеткам. Показано, что количество потомства, производимого в час отдельными роевыми клетками, уменьшается с возрастом. [1] Это было первое свидетельство бактериального старения. [8]
Считается, что организмы, размножающиеся посредством симметричного деления, такие как кишечная палочка , бессмертны. [9] Однако, отслеживая наследование как нового, так и старого клеточного полюса, у E. coli были обнаружены признаки старения . Было показано, что клетка, которая последовательно унаследовала старый клеточный полюс, демонстрирует значительно сниженную скорость роста. [2] Снижение темпов роста в Stewart et al. по-видимому, по крайней мере частично объясняется предпочтительной локализацией телец включения вблизи старой клеточной стенки. [3] Эта локализация считается пассивным результатом медленной диффузии большого агрегата и исключения агрегата нуклеоидом. [10]Было обнаружено, что аналогичный механизм старения происходит у Schizosaccharomyces pombe , которые делятся посредством симметричного бинарного деления. [11]