Кворум-зависимые системы с пептидными и белковыми феромонами.

«Классической» пептидной кворум-зависимой системой можно считать сичтему, отвечающую за конъюгативный перенос плазмид у Enterococcus faecalis и родственных бактериальных видов. Подобно рассмотренным системам типа lux-luxR, эта система стимулирует распространение в микробной популяции признаков, важных для взаимодействия микроорганизма и животного-хозяина, а так же для устранения микробных конкурентов. Так, переносимая пептидной кворум-зависимой ситемой плазмида pAD1 отвечает за синтез гемолизинов, плазмида pCD1- за образование бактериоцина, а плазмида pCF10- за устойчивость Enterococcus faecalis к тетрациклину.

У Bacillus subtillisспоруляция эффективно происходит при высокой плотности клеточной популяции или при добавлении культуральной жидкости от подобной популяции. Процесс регулируется плотностно-зависимой системой олигопептидным сигнальным агентом, кодируемым геном pfrA в форме неактивного предшественника (пептида, состоящего из 41 аминокислоты). При экскреции из клетки у этого пептида, как у многих других сигнальных пептидов, отщепляется N-концевая последовательность. Остающийся пептид (19 аминокислот) в свою очередь подвергается воздействию внеклеточной пептидазы, в результате чего получается активный сигнальный пентапептид (PEP5).

Подобно колониям многоклеточных животных (кишечнополостных, мшанок) и семьям социальных насекомых и некоторых млекопитающих (бесшерстых кротов), микробные колонии заслуживают название «суперорганизмы». Микробные колонии характеризуются функциональной специализацией спасающих их клеток и предоставляют этим клеткам ряд преимуществ «социального образа жизни»: повышенная устойчивость к антибактериальным агентам, более эффективное использование питательных субстратов, включая организм многоклеточного животного (растения, как хозяина)

Формы и структуры микробных колоний

Колонии практически прокариотических видов демонстрируют способность к клеточной дифференцировки и многоклеточной организации. Эта способность имеется у бактерии и в их природных местообитаниях, где они существуют в виде биоплёнок, цепочек, матов и микроколоний

Смирнов С.Г.: «Колония, как бы сложена из нескольких различных «тканей» - клеточных кластеров. Типичные кластеры у шигелл

1 – активноделящиеся

2 – покоящиеся

3 – спонтанноавтолищирующиеся клетки

Имеется как вертикальная слоистость колонии, так и наличие в ней горизонтально разделённых зон (секреторных и концентрических). Вертикальные слои хорошо заметны при наблюдении окрашенных (толуидиновая синяя, метиленовая синяя, срезов колоний). Так, в колониях E.coli и Shigella flexneri обнаружены 3 слоя

1 – нижний окрашенный (6 мкм)

2 – средний светлый, сложенный из нежизнеспособных клеток, в которой погружены отдельные хорошо покрашенные жизнеспособные клетки (16мкм)

3 – верхний окрашенный (40 мкм), в котором заметно дальнейшая дифференциация на 2 слоя

Наличие в колониях системы воздухоносных микрополостей, часто пересеченных «балками» из клеточных тяжей. Сложная система микрополостей превращает колонии совокупность частично изолированных друг от друга очагов сгущения (микроколоний)

На плотных средах колониям микроорганизмов свойственны секторные концентрические зоны

Сектора соответствуют генетически различающимся клонам, что находит отражение в их различной окраске, консистенции, форме, скорости роста, активности ферментов.

Пример. Фазовая диссоциация бактерий на R-, S-, M, формы, различающиеся толщиной клеточной стенки, наличием или отсутствием микрокапсулы, характеристиками фибрилярного (R и S) или везикулярно тубулярного (М) межклеточного матрикса. Фазовые диссоцианты обуславливают различные в архитектонике секторов колоний.

Концентрические зоны отражают стадии «онтогенеза» бактериальных клеток – они соответствуют различным этапам программ индивидуального развития клеток.

Если концентрическая зональность колонии сочетается с секторной, то у более быстро растущих секторов концентрические кольца как бы у оттянуты к краю – у бактерий p.Proteus, Serratia, Salmonella, E.coli), периодически формирующих швермеры – клетки с избыточным количеством жгутиков и не способные к делению

· По агару, не занятому растущей колонией, могут перемещаться только целые группы швермеров. Одиночные клетки, вышедшие за пределы колонии, теряют подвижность до тех пор, пока их не «подхватит» та или иная группа швермеров

· Таким образом, в колонии бактерий имеется 2 уровня интеграции:

1. Отдельная группа координированно мигрирующих швермеров

2. Вся колония, включающая много подсобных групп.

Микробный матрикс

Слияние индивидуальных наружных клеточных покровов (капсул, экстракапсулярной слизи и др.). В состав матрикса входят кислые полисахариды, гликозилсодкржащие биополимеры типа тейхоевых кислот, гликопротеины и др. биополимеры, а также фибриллярные элементы (как у межклеточного матрикса животных тканей)