Межклеточная коммуникация микроорганизмов.

Чувство кворума (quorum Sensing) – способность бактерий общаться и координировать свое поведение за счет секреции молекулярных сигналов.

Плотностнозависимая (кворумзависимая) коммуникация состоит в том, что по концентрации сигнального вещества коллектив организмов оценивает собственную плотность. Если эта плотность достигла определенного порогового значения (кворума), то предпринимаются те или иные коллективные действия. К числу описанных к настоящему времени процессов, протекающих у микроорганизмов лишь при достаточно высокой плотности популяции, принадлежат следующие явления:

· Биолюминесценция у морских бактерий (Vibrio fischeri, V. Harveyi);

· Агрегация клеток миксобактерий и последующее формирование плодовых тел со спорами;

· Конъюгация с переносом плазмид у Enterococcus faecalis и родственных видов, а так же у бактерий рода Agrobacterium;

· Формирование клеток-швермеров у бактерий родов Proteus и Serratia;

· Синтез экзоферментов и других факторов вирулентности у растительных (Erwinia carotovora, E. Hyacinthii) и животных (Paeudomonas aeruginisa) патогенов.

· Образование антибиотиков у представителей рода Streptomyces и у Erwinia carotоnоra;

· Споруляция у бацилл и актиномицетов;

· Стимуляция роста стрептококков и некоторых других микроорганизмов.

Myxococcus xathus (8)

Вид бактерий порядка Myxococcales, обнаруженный в верхнем слое почвы. Питаются они органическими веществами самой почвы, а так же другими микроорганизмами путем секреции гидролитических ферментов и антимикробных веществ. В присутствии большого числа питательных веществ формируют совместно питающиеся колонии. Клетки, образующие колонию, передвигаются в сторону потенциальной жертвы(колонии другого вида), распознавая изменения эластических и механических свойств поверхности, вызванные жизнедеятельностью колонии-жертвы. После чего  Myxococcus окружает жертву и осуществляется переваривание. В ответ на снижение количества питательных веществ в среде неструктурированная масса вегетативных клеток Myxococcus xathus реорганизуется в плодовые тела, в которых образуются споры, необходимые для переживания неблагоприятных условий.

Клтеи М. xathus передвигаются 2-мя способами: по одиночке (A- motility), и группами  (S-motility).

A- motility осуществляется благодаря слизи, выделяемой по реактивному принципу.

S-motility обеспечивается посредством сокращения пилей четвертого типа (Tfp). Это полярно разложенные структуры, в основном представленные на одном полюсе клетки. Клетки двигаются по субстрату переодически останавливаясь и меняя направление движения на противоположное. Предполагается, что в момент остановки происходит деградация пилей на одном полюсе и синтез пилей на другом de novo. Tfp  зависимое движение опирается на 2 последовательно происходящих события: синтез пилей, присоединение пилей к полисахаридным фибриллам гликокортекса соседней клетки, после чего начинается совместное передвижение(S от social).

Физический контакт между организмами

Некоторые из плотностно-зависимых процессов включают в себя стадии, контролируемые недиффундирующими химическими факторами. Они прикреплены к генерировавшей их клетке, и их восприятие рецепторами другой клетки требует непосредственного межклеточного контакта.

Так, в голодающей популяции миксобактерий Myxococcus xathus наблюдается агрегация клеток с последующим формированием плодовых тел со спорами. Процесс находится как под контролем как диффундирующих, так и недиффундирующих химических факторов. Поздние стадии (агрегация клеток в течении 6 часов) контролируется недиффундирующим, прикрепленным к поверхности клетки белковым фактором С (продукт гена csgA).

Химическая коммуникация.

Диффузные химические агенты, участвующие в «эффектах кворума»

•   ацилированные лактоны гомосерина, регулирующие широкий круг плотностно-зависимых коллективных процессов у грамотрицательных бактерий.

•   Пептиды, регулирующие конъюгативный плазмидный перенос у Enterococcus, развитие воздушного мицелия у Streptomyces, споруляцию у бацилл и др.

•   Аминокислоты и сходные с ними аминные соединения, регулирующие агрегацию бактериальных клеток (E. Coli, Salmonella typhimurium, Myxococcus xanthus) и формирование швермеров у Proteus mirabilis.