Paenibacillus dendritiformis - Paenibacillus dendritiformis

Paenibacillus dendritiformis
Paenibacillus dendritiformis colony.png
Shakl 1: P. dendritiformisning tarvaqaylab ketgan (uchi bo'linadigan) morfotip bakteriyalari tomonidan hosil qilingan koloniya. Koloniya diametri 6 sm, ranglari esa bakteriyalar zichligini bildiradi (zichlik uchun quyuq soyalar).
Ilmiy tasnif
Domen:
Bakteriyalar
Filum:
Firmicutes
Sinf:
Batsilli
Buyurtma:
Batsillalar
Oila:
Paenibacillaceae
Tur:
Paenibacillus
Turlar:
P. dendritiformis
Binomial ism
Paenibacillus dendritiformis
(Ash va boshq., 1994)
Sinonimlar
Bacillus dendritiformis
Ash va boshq. 1994 yil

Paenibacillus dendritiformis naqsh hosil qiluvchi tur bakteriyalar, birinchi marta 90-yillarning boshlarida kashf etilgan Eshel Ben-Jeykob guruh.[1][2] Bu murakkab va dinamik arxitekturaga ega koloniyalarni tashkil etuvchi ijtimoiy mikroorganizm. Jins Paenibacillus tarkibiga kiradi fakultativ anaerob, endospora dastlab jinsga kiritilgan shakllantiruvchi bakteriyalar Bacillus va keyinchalik 1993 yilda alohida tur sifatida qayta tasniflangan.[3] Ushbu turga mansub bakteriyalar turli xil muhitda aniqlangan: tuproq, suv, rizosfera, sabzavot moddasi, em-xashak va hasharotlar lichinkalari.[4][5][6][7]

Paenibacillus spp.

So'nggi yillarda o'rganishga qiziqish ortib bormoqda Paenibacillus spp. chunki ko'pchilik sanoat, qishloq xo'jaligi va tibbiyot sohalari uchun muhim deb topildi. Ushbu bakteriyalar kosmetikadan bioyoqilg'i ishlab chiqarishga qadar bo'lgan sohalarda turli xil sintetik reaktsiyalarni katalizatsiyalashi mumkin bo'lgan polisakkaridlarni parchalaydigan fermentlar va proteazalar kabi turli hujayradan tashqari fermentlarni ishlab chiqaradi.[8][9][10] Turli xil Paenibacillus spp. shuningdek, qo'ziqorinlar, tuproq bakteriyalari, o'simlik patogen bakteriyalari va hattoki muhim anaerob patogenlar kabi mikroorganizmlarning keng spektriga ta'sir ko'rsatadigan mikroblarga qarshi moddalar ishlab chiqaradi. Clostridium botulinium.[11][12][13]

Naqshni shakllantirish, o'zini o'zi tashkil qilish va ijtimoiy xatti-harakatlar

P. dendritiformis bu ijtimoiy mikroorganizm: qattiq sirt kabi tabiiy muhitga taqlid qiluvchi o'sish sharoitida o'stirilganda, 10 koloniyani hosil qiladi.9-1012 ajoyib murakkab va dinamik arxitekturaga ega hujayralar (1-rasm).[2][14][15] Katta kooperativning bir qismi bo'lgan bakteriyalar oziq-ovqat resurslari uchun yaxshiroq raqobatlashishi va antibakterial hujumlardan himoyalanishi mumkin.[14][15]P. dendritiformis ko'plab aniq fiziologik va genetik xususiyatlarni, shu jumladan b-galaktozidaza - koloniyalarning ko'k rangga aylanishiga olib keladigan harakatlar kabi X-gal plitalar va bir nechta dorilarga qarshilik (MDR) (shu jumladan septrin, penitsillin, kanamitsin, levomitsetin, ampitsillin, tetratsiklin, spektinomitsin, streptomitsin va mitomitsin C. Petri idishlarida yuzada o'stiriladigan koloniyalar, suyuq muhitning o'sishiga nisbatan bir necha baravar yuqori dori qarshiligini namoyish etadi. Ushbu maxsus qarshilik, Petri plastinkasida aslida ma'lum bir naqsh hosil qiladigan sirt faol moddalarga o'xshash suyuqlik jabhasi bilan bog'liq deb ishoniladi.

Boshqa ijtimoiy bakteriyalarga o'xshash Paenibacillus turlari, P. dendritiformis yarim qattiq sirtlarda murakkab naqshlarni hosil qilishi mumkin. Bunday murakkab koloniyalarni rivojlantirish talab etiladi o'z-o'zini tashkil etish va murakkab kimyoviy aloqadan foydalanishda individual hujayralarning kooperativ harakati.[14][15][16][17][18] Mikrobial tizimlarda naqsh hosil bo'lishi va o'zini o'zi tashkil etish - bu qiziq hodisa, bu bakteriyalarning ijtimoiy xatti-harakatlarini aks ettiradi[17][19] bu yuqori organizmlarda hujayralar kollektiv ta'sirining evolyutsion rivojlanishi to'g'risida tushuncha berishi mumkin.[20][21][22][23][24]

P. dendritiformis koloniyalar ko'p hujayrali organizm kabi o'zini tutadi, hujayralarni farqlash va vazifalarni taqsimlash bilan.[17][18][20][24] Bunday murakkab kooperativ loyihalarni amalga oshirish uchun hujayra bilan aloqaning murakkabligi talab etiladi[14][16][17][22][25] jumladan, tilshunoslikning semantik va pragmatik jihatlari.[17]

Turli xil kimyoviy signallardan foydalangan holda bir-birlari bilan aloqa qilishda bakteriyalar populyatsiya miqdori, turli xil joylarda son-sanoqsiz atrof-muhit o'lchovlari, ularning ichki holatlari va fenotipik va epigenetik o'zgarishlar haqida ma'lumot almashadilar. Bakteriyalar birgalikda atrof-muhitni sezadi va tegishli ma'lumotlarni yig'ish va baholash uchun tarqatilgan ma'lumotlarni qayta ishlashni amalga oshiradi. Ushbu ma'lumotlar keyinchalik bakteriyalar tomonidan vazifalarni va hujayralar epigenetik farqlarini qayta taqsimlashda, koloniyani qayta shakllantirishda, jamoaviy qarorlar qabul qilishda va raqobat muhitida, ijtimoiy aql sifatida qabul qilinishi mumkin bo'lgan fakultetlarda rivojlanish uchun zarur bo'lgan mudofaa va jinoyat mexanizmlarini yoqish va o'chirish uchun ishlatiladi. bakteriyalar.[17]

Morfotip o'tish

The P. dendritiformis, qiziquvchan kollektiv fakulteti - turli morfotiplar o'rtasida almashinish qobiliyatini keltirib chiqaradi[14][15][26] murakkab muhitda yaxshiroq moslashish uchun. Ko'pincha tarvaqaylab ketish (yoki uchi bo'linish) morfotipi (1-rasm) bilan Chiral morfotip (2-rasm), bu aniq aniqlangan qo'l bilan jingalak novdalar bilan belgilanadi.

The morfotip o'tish (3-rasm), identifikatorni almashtirish deb qarash mumkin[14][15][26][27][28] - qo'ng'iroqlar hamkorlikda o'zlarining ichki genomik holatini tubdan o'zgartirib, o'zlarini butunlay boshqacha tashkilotga ega koloniyalarni yaratishi mumkin bo'lgan tashqi ko'rinishga ega va o'zini tutadigan hujayralarga aylantirishi mumkin. Yumshoq substratda o'sish kabi harakatga nisbatan ancha qulay sharoitda bakteriyalar shoxlari ingichka bo'lib, bir xil yo'nalishda burishib turadigan chiral koloniya naqshlarining muhandislik sinflarini yaratadilar (2-rasm). Kolonial tuzilishga hamrohlik qilish genomning o'zgarishi hisoblanadi: endi bakteriyalar uzoqroq va ko'p xromosomalarga ega bo'lish uchun dasturlashtirilgan. The morfotip o'tish ikkalasi ham meros bo'lib qolgan - identifikator LB o'sishi paytida va hatto orqali saqlanib qoladi sporulyatsiya /nihol va qaytariladigan - masalan, chiraldan oddiy shoxlanishga teskari o'tishlar qattiqroq substratlarda sodir bo'ladi (etarli miqdordagi soqol olish uchun yuqori bakteriyalar zichligi zarur bo'lganda). Koloniyaning rivojlanishida optik mikroskopning kuzatuvlari quyidagilarni aniqlaydi: cho'zilgandan so'ng hujayralar o'zlarining kollektiv harakatlarini odatdagi yugurish va yugurishdan muvofiqlashtirilgan oldinga va orqaga qarab harakatlanishga cheklangan tumbling bilan o'zgartiradilar.

Genom ketma-ketligi

Genomning ketma-ketligi P. dendritiformis hozir[qachon? ] mavjud va tez orada nashr etiladi. Genetik ma'lumotni Isroilning Tel-Aviv universiteti Tauber ketma-ketligini oshirish tashabbusi asosida olish mumkin. Genom yordamida gibrid yondoshish ketma-ketligi aniqlandi 454 Hayot fanlari va Illumina, jami 340X ga erishish qamrov, ikki usul o'rtasida 99,8% ketma-ketlik identifikatori bilan. Ning dastlabki tahlili P. dendritiformis genom (taxminiy hajmi 6,6Mbp) 6,782 ni aniqladi ochiq o'qish ramkalari (ORF). Tahlil shuningdek P. dendritiformis boyligini ishlab chiqarish potentsiali fermentlar va proteazlar shuningdek, juda xilma-xilligi mikroblarga qarshi ning keng doirasiga ta'sir qiluvchi moddalar mikroorganizmlar. Ushbu zamonaviy mudofaa va hujum strategiyalariga egalik qilish imkoniyatini beradi P. dendritiformis qishloq xo'jaligi, tibbiyot, sanoat va bioyoqilg'i uchun foydali genlarning boy manbai sifatida.

Birodar bakterial koloniyalar o'rtasidagi raqobat

2000 yilda birodarlarning ikkita koloniyasi (bitta ona koloniyasidan yoki bir xil LB o'sishidan olingan koloniyalar) aniqlandi. P. dendritiformis yonma-yon emlash bir-birining o'sishini inhibe qilishi mumkin (4-rasm).[28] Yaqinda dallanadigan morfotipdagi hodisani batafsil o'rganish shuni ko'rsatdiki, ikkala koloniya bir-birlarini nafaqat ularning orasidagi hududga o'sishiga to'sqinlik qilibgina qolmay, balki chegaraga yaqin bo'lgan hujayralarning o'limiga sabab bo'lgan. Ikkita koloniya o'rtasida agar jelidan olingan material bitta o'sayotgan koloniyalarni o'ldirishi aniqlandi.[29] Yangi genom ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlar va bioinformatikalar bilan birlashtirilgan molekulyar biologiya usullaridan foydalangan holda, ular faqat bitta bakterial shtammda tanlab ishlaydigan yangi toksinni (qardosh o'ldiruvchi omil) kashf etdilar. Topilmalar bakteriyalarni o'zlari ishlab chiqaradigan toksinlar bilan kurashishning yangi strategiyasini taklif qiladi.[30]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Ben-Jakob E, Schochet O, Tenenbaum A, Koen I, Czirok A, Vicek T. T. Bakterial koloniyalarda kooperativ o'sish modellarini umumiy modellashtirish. Tabiat. 3-mart 1994; 368 (6466): 46-49.
  2. ^ a b Ben-Jakob E, Shochet O, Tenenbaum A, Avidan O. Bakteriyalar koloniyalarining o'sishi jarayonida murakkablik evolyutsiyasi. Ma'lumot taqdim etilgan: NATOning ilg'or tadqiqotlari seminari, 1995 yil; Santa Fe, AQSh.
  3. ^ Ash C, Ruhoniy FG, Kollinz MD. 3-guruhli rRNA tayoqchalarining molekulyar identifikatsiyasi (Ash, Farrow, Wallbanks va Collins). Paenibacillus yangi turini yaratish bo'yicha taklif. Antoni Van Leyvenxuk. 1993; 64 (3-4): 253-260.
  4. ^ Lal S, Tabacchioni S: ning ekologiyasi va biotexnologik salohiyati Paenibacillus polimiksi: minireview. Hindiston J Microbiol 2009, 49: 2-10.
  5. ^ McSpadden Gardener BB: Ekologiya Bacillus va Paenibacillus spp. qishloq xo'jaligi tizimlarida. Fitopatologiya 2004, 94: 1252-1258.
  6. ^ Montes MJ, Mercade E, Bozal N, Gvineya J: Paenibacillus antarktika sp. nov., Antarktika muhitidan yangi psixrotolerant organizm. Int J Syst Evol Microbiol 2004, 54: 1521-1526.
  7. ^ Ouyang J, Pei Z, Lutvik L, Dalal S, Yang L, Kassay N, Sandhu K, Xanna B, Wieczorek RL, Blut M, Pincus MR: Ish hisoboti: Paenibacillus thiaminolyticus: gemodializda bemorda bakteremiya keltirib chiqaradigan odam yuqtirishning yangi sababi. Ann Clin Lab Sci 2008, 38: 393-400.
  8. ^ Konishi J, Maruhashi K: 2- (2'-Gidroksifenil) benzol sulfat desulfinaz, termofil desulfurlashtiruvchi bakteriyadan. Paenibacillus sp. shtamm A11-2: tozalash va tavsiflash. Appl Microbiol Biotechnol 2003, 62: 356-361.
  9. ^ Raza V, Yang V, Shen QR: Paenibacillus polimiksi: Antibiotiklar, gidrolitik fermentlar va xavfni baholash. J Plant Pathol 2008, 90: 419-430.
  10. ^ Watanapokasin RY, Boonyakamol A, Sukseree S, Krajarng A, Sophonnithiprasert T, Kanso S, Imai T: Vodorod ishlab chiqarish va Salmonella subterranea va bakterial konsortsiumi tomonidan Reaktiv Moviy 4 tarkibidagi oqava suvlarni anaerobik rangsizlantirish. Paenibacillus polimiksi. Biodegradatsiya 2009, 20: 411-418.
  11. ^ Dijksterhuis J, Sanders M, Gorris LG, Smid EJ: Antibioz antagonizm paytida to'g'ridan-to'g'ri ta'sir o'tkazish sharoitida rol o'ynaydi Paenibacillus polimiksi Fusarium oxysporum tomon. J Appl Microbiol 1999, 86: 13-21.
  12. ^ Girardin H, Albagnac C, Dargaignaratz C, Nguyen-The C, Carlin F: Oziq-ovqat mahsulotlarining mikroblarga qarshi faolligi Paenibacillus va Bacillus spp. qarshi Clostridium botulinum. J Food Prot 2002, 65: 806-813.
  13. ^ fon der Weid I, Alviano DS, Santos AL, Soares RM, Alviano CS, Seldin L: Mikroblarga qarshi faollik Paenibacillus peoriae fitropatogen bakteriyalar va zamburug'larning keng spektriga qarshi NRRL BD-62 shtammini. J Appl Microbiol 2003, 95: 1143-1151.
  14. ^ a b v d e f Ben-Jakob E. Bakteriyalarning o'z-o'zini tashkil qilishi: dinamik muhitda murakkablashuv va moslashuvchanlikni birgalikda kuchaytirish. Fil. Trans. R. Soc. London. A. 2003; 361 (1807): 1283-1312.
  15. ^ a b v d e Ben-Jeykob E, Koen I, Gutnik DL. Bakteriyalar koloniyalarini kooperativ tashkil etish: genotipdan morfotipgacha. Annu Rev Microbiol. 1998; 52: 779-806.
  16. ^ a b Bassler BL, Losick R: Bakterial tarzda gapirish. Hujayra 2006, 125: 237-246.
  17. ^ a b v d e f Ben-Jakob E, Beker I, Shapira Y, Levin H: Bakterial lingvistik aloqa va ijtimoiy aql. Mikrobiol tendentsiyalari 2004, 12: 366-372.
  18. ^ a b Dunni GM, Brickman TJ, Dworkin M: Bakteriyalarda ko'p hujayrali xatti-harakatlar: aloqa, hamkorlik, raqobat va xiyonat. Bioessays 2008, 30: 296-298.
  19. ^ Galperin MY, Gomelskiy M: Bakterial signal uzatish modullari: Genomikadan Biologiyaga. ASM yangiliklari 2005, 71: 326-333.
  20. ^ a b Aguilar C, Vlamakis H, Losick R, Kolter R: Bacillus subtilis haqida ko'p hujayrali organizm haqida o'ylash. Curr Opin Microbiol 2007, 10: 638-643.
  21. ^ Dwyer DJ, Kohanski MA, Collins JJ: Bakteriyalar uchun tarmoq imkoniyatlari. Hujayra 2008, 135: 1153-1156.
  22. ^ a b Kolter R, Greenberg E.P.: Mikrobial fanlar: mikroblarning yuzaki hayoti. Tabiat 2006, 441: 300-302.
  23. ^ Shapiro JA: Bakteriyalar populyatsiyasini ko'p hujayrali organizmlar deb o'ylash. Annu Rev Microbiol 1998, 52: 81-104.
  24. ^ a b Shapiro JA, Dvorkin M: Bakteriyalar ko'p hujayrali organizmlar sifatida. 1-nashr: Oksford universiteti matbuoti, AQSh; 1997 yil.
  25. ^ Bischofs IB, Hug JA, Liu AW, Wolf DM, Arkin AP. Bakterial hujayra aloqasidagi murakkablik: Bacillus subtilis phosphorelay-da kvorum signallari integratsiyasi va subpopulyatsiya signalizatsiyasi. Proc Natl Acad Sci U S A. 21 aprel 2009; 106 (16): 6459-6464.
  26. ^ a b Ben-Jeykob E, Koen I. Bakterial naqshlarning kooperativ shakllanishi. In: Shapiro JA, Dworkin M, eds. Ko'p hujayrali organizmlar sifatida bakteriyalar Nyu-York: Oksford universiteti matbuoti; 1997: 394-416.
  27. ^ Ben-Jakob E, Levin H. Bakteriyalarning o'z-o'zini qurish qobiliyatlari. J R Soc interfeysi. 2005; 3 (6): 197-214.
  28. ^ a b Ben-Jeykob E, Koen I, Golding I va boshqalar. Antibiotik stressida bakterial kooperativ tashkilot. Physica A. 2000; 282 (1-2): 247-282.
  29. ^ Be'er A, Zhang HP, Florin EL, Payne SM, Ben-Jacob E, Swinney HL. Birodar bakterial koloniyalar o'rtasida o'lik raqobat. Proc Natl Acad Sci U S A. Yanvar 13, 2009; 106 (2): 428-433
  30. ^ Be'er A, Ariel G, Kalisman O va boshq. Birodar bakterial koloniyalar o'rtasidagi raqobatga javoban ishlab chiqarilgan o'limga olib keladigan oqsil. Proc Natl Acad Sci U S A. 6 Aprel 2010; 107 (14): 6258-6263

Tashqi havolalar