پروژه 24

مقاله عملکردهای چندگانه تحرک تاژک و کموتاکسی در فیزیولوژی باکتری

فرمت: PDF

زبان: لاتین

چکیده

اکثر باکتری های شنا قادر به پیروی از شیب مواد مغذی، مولکول های سیگنالینگ و سایر عوامل محیطی هستند که بر فیزیولوژی باکتری تاثیر می گذارند. این رفتار تاکتیکی به یکی از سیستم‌های مدل مورد مطالعه برای انتقال سیگنال و زیست‌شناسی کمی تبدیل شد، و مکانیسم‌های مولکولی زیربنایی در اشریشیا کلی و چندین باکتری مدل دیگر به خوبی مشخص می‌شوند. در این بررسی، ما عمدتاً بر جنبه کمتر شناخته شده کموتاکسی باکتریایی تمرکز می کنیم، یعنی ارتباط فیزیولوژیکی آن برای سلول های باکتریایی منفرد و برای جمعیت های باکتریایی. همانطور که از چندین مطالعه اخیر مشهود است، حتی برای گونه های باکتریایی مشابه، حرکت تاژک و کموتاکسی ممکن است نقش های متعددی را ایفا کند، بسته به شرایط فیزیولوژیکی و محیطی. در این میان، یافتن منابع مواد مغذی و به طور کلی تر مکان یابی سوله هایی که برای رشد بهینه هستند، به نظر می رسد یکی از عملکردهای اصلی کموتاکسی باکتریایی باشد، که می تواند بسیاری از ترجیحات عوامل شیمیایی و همچنین تنظیم ژن تاژک را توضیح دهد. کموتاکسی همچنین ممکن است به طور کلی کارایی کلونیزاسیون محیطی توسط باکتری های متحرک را افزایش دهد، که شامل تعامل پیچیده بین رفتارهای فردی و جمعی و مبادله بین رشد و تحرک است. در نهایت، تحرک و کموتاکسی نقش‌های متعددی در رفتارهای جمعی باکتری‌ها از جمله ازدحام، تشکیل بیوفیلم و خود تجمع، و همچنین در تعامل آنها با میزبان‌های حیوانی و گیاهی ایفا می‌کنند.

ABSTRACT

Most swimming bacteria are capable of following gradients of nutrients, signaling molecules and other environmental factors that affect bacterial physiology. This tactic behavior became one of the most-studied model systems for signal transduction and quantitative biology, and underlying molecular mechanisms are well characterized in Escherichia coli and several other model bacteria. In this review, we focus primarily on less understood aspect of bacterial chemotaxis, namely its physiological relevance for individual bacterial cells and for bacterial populations. As evident from multiple recent studies, even for the same bacterial species flagellar motility and chemotaxis might serve multiple roles, depending on the physiological and environmental conditions. Among these, finding sources of nutrients and more generally locating niches that are optimal for growth appear to be one of the major functions of bacterial chemotaxis, which could explain many chemoeffector preferences as well as flagellar gene regulation. Chemotaxis might also generally enhance efficiency of environmental colonization by motile bacteria, which involves intricate interplay between individual and collective behaviors and trade-offs between growth and motility. Finally, motility and chemotaxis play multiple roles in collective behaviors of bacteria including swarming, biofilm formation and autoaggregation, as well as in their interactions with animal and plant hosts.