Скольжение бактерий и функциональная активность полиаминов в этом процессе
DOI:
https://doi.org/10.7242/2658-705X/2024.1.1Ключевые слова:
скольжение, микобактерии, полиамины, гликопептидолипиды, подвижность бактерийАннотация
Для перемещения в окружающей среде и эффективной колонизации субстратов, бактерии в ходе эволюции приобрели разнообразные механизмы транслокации. Среди них скольжение является единственным способом перемещения, который доступен бактериям, не имеющим специальных органелл – жгутиков и пилей. Такое движение генерируется благодаря экспансивной (толкающей) силе, возникающей во время деления бактериальных клеток. Способностью к скольжению обладают различные виды бактерий, включая микобактерии, в том числе патогенные. Из всех способов перемещения микроорганизмов в пространстве скольжение является наименее изученным. Данная работа посвящена рассмотрению особенностей бактериального скольжения и оценке функциональной активности в этом процессе полиаминов, нормальных продуктов обмена, присутствующих в клетках большинства живых организмов.
Библиографические ссылки
Henrichsen J. Bacterial surface translocation: a survey and a classification // Bacteriological Reviews. – 1972. – Vol. 36. – № 4. – Р. 478–503. https://doi.org/10.1128/br.36.4.478-503.1972.
Daffé M., Draper P. The envelope layers of mycobacteria with reference to their pathogenicity // Advances in microbial physiology. – 1997. –Vol. 39. – Р. 131–203. https://doi.org/10.1016/s0065-2911(08)60016-8.
Hölscher T., Kovács Á.T. Sliding on the surface: bacterial spreading without an active motor // Environmental Microbiology. – 2017. – Vol. 19. – № 7. – Р. 2537–2545. https://doi.org/10.1111/1462-2920.13741.
Martínez A., Torello S., Kolter R. Sliding motility in mycobacteria // Journal of Bacteriology. – 1999 – Vol. 181 – № 23. – Р.7331–7338. https://doi.org/10.1128/JB.181.23.7331-7338.1999.
Lai L.Y., Lin T.L., Chen Y.Y., Hsieh P.F., Wang J.T. Role of the Mycobacterium marinum ESX-1 Secretion System in Sliding Motility and Biofilm Formation // Frontiers in Microbiology. – 2018 – Vol. 30. – № 9. – P. 1160. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01160.
Murray T.S., Kazmierczak B.I. Pseudomonas aeruginosa exhibits sliding motility in the absence of type IV pili and flagella // Journal of Bacteriology. – 2008. – Vol. 190. – № 8. – P. 2700–2708. https://doi.org/10.1128/JB.01620-07.
Manson M.D. Bacterial motility and chemotaxis // Advances in Microbial Physiology. – 1992. – Vol. 33. – Р. 277–346. https://doi.org/10.1016/s0065-2911(08)60219-2.
Harshey R.M. Bacterial motility on a surface: many ways to a common goal // Annual Review of Microbiology. – 2003. – № 57. – Р. 249–273. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.57.030502.091014.
Turnbull L., Whitchurch C.B. Motility assay: twitching motility // Methods in Molecular Biology. – 2014 – Vol. 1149 – Р. 73–86. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0473-0_9.
Balagam R., Litwin D.B., Czerwinski F., Sun M., Kaplan H.B., Shaevitz J.W., Igoshin O.A. Myxococcus xanthus gliding motors are elastically coupled to the substrate as predicted by the focal adhesion model of gliding motility // PLOS Computational Biology. – 2014. – Vol. 10. – № 5. – Р. e1003619. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003619
Magariyama Y., Sugiyama S., Kudo S. Bacterial swimming speed and rotation rate of bundled flagella //FEMS Microbiology Letters. – 2001. – Vol. 199. – № 1. – Р. 125–129. https://doi.org/10.1111/j.1574- 6968.2001.tb10662.x.
Verstraeten N., Braeken K., Debkumari B., Fauvart M., Fransaer J., Vermant J., Michiels J. Living on a surface: swarming and biofilm formation // Trends in Microbiology. – 2008. – Vol. 16. – № 10. – Р. 496–506. https://doi.org/10.1016/j.tim.2008.07.004.
Kearns D.B. A field guide to bacterial swarming motility // Nature Reviews Microbiology. – 2010. – Vol. 8. – № 9. – Р. 634–644. https://doi.org/10.1038/nrmicro2405.
Mattick J.S. Type IV pili and twitching motility // Annual Review of Microbiology. – 2002. – Vol. 56. – Р. 289–314. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.56.012302.160938.
Khayatan B., Meeks J.C., Risser D.D. Evidence that a modified type IV pilus-like system powers gliding motility and polysaccharide secretion in filamentous cyanobacteria // Molecular Microbiology. – 2015. – T. 98. – № 6. – P. 1021–1036. https://doi.org/10.1111/mmi.13205.
Wall D., Kaiser D. Type IV pili and cell motility // Molecular Microbiology. – 1999. – Vol. 32. – № 1. – Р. 1–10. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.1999.01339.x.
Faure L.M, Fiche J.B, Espinosa L., Ducret A., Anantharaman V., Luciano J., Lhospice S., Islam S.T., Tréguier J., Sotes M., Kuru E., Van Nieuwenhze M.S., Brun Y.V., Théodoly O., Aravind L., Nollmann M., Mignot T. The mechanism of force transmission at bacterial focal adhesion complexes // Nature. – 2016. – Vol. 539. – № 7630. – Р. 530–535. https://doi.org/10.1038/nature20121.
Nogales J., Vargas P., Farias G.A., Olmedilla A., Sanjuán J., Gallegos M.T. FleQ coordinates flagellum-dependent and -independent motilities in Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 // Applied and Environmental Microbiology. – 2015. – Vol. 81. – № 21. – Р. 7533–7545. https://doi.org/10.1128/AEM.01798-15.
Grau R.R., de Oña P., Kunert M., Leñini C., Gallegos-Monterrosa R., Mhatre E., Vileta D., Donato V., Hölscher T., Boland W., Kuipers O.P., Kovács Á.T. A Duo of Potassium-Responsive Histidine Kinases Govern the Multicellular Destiny of Bacillus subtilis // mBio. – 2015. – Vol. 6. – № 4. – Р. e00581. https://doi.org/10.1128/mBio.00581-15.
van Gestel J., Vlamakis H., Kolter R. From cell differentiation to cell collectives: Bacillus subtilis uses division of labor to migrate // PLOS Biology. – 2015. – Vol. 13. – № 4. – Р. e1002141. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002141.
Park S.Y., Pontes M.H., Groisman E.A. Flagella-independent surface motility in Salmonella enterica serovar Typhimurium // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. – 2015. – Vol. 112. – № 6. – Р. 1850–1855. https://doi.org/10.1073/pnas.1422938112.
Recht J., Martínez A., Torello S., Kolter R. Genetic analysis of sliding motility in Mycobacterium smegmatis // Journal of Bacteriology. – 2000. – Vol. 182. – № 15. – Р. 4348–4351. https://doi.org/10.1128/JB.182.15.4348-4351.2000.
Strollo S.E., Adjemian J., Adjemian M.K., Prevots D.R. The burden of pulmonary nontuberculous mycobacterial disease in the United States // Annals of the American Thoracic Society. – 2015. – Vol. 12. – № 10. – P. 1458–1464. https://doi.org/10.1513/AnnalsATS.201503-173OC.
Nolan L.M., Cavaliere R., Turnbull L., Whitchurch C.B. Extracellular ATP inhibits twitching motilitymediated biofilm expansion by Pseudomonas aeruginosa // BMC Microbiology. – 2015. – № 15. – P. 55. https://doi.org/10.1186/s12866-015-0392-x.
Kurihara S., Suzuki H., Tsuboi Y., Benno Y. Dependence of swarming in Escherichia coli K-12 on spermidine and the spermidine importer. FEMS Microbiology Letters. – 2009. – Vol. 294. – № 1. – P. 97–101. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2009.01552.x.
Zamakhaev M., Tsyganov I., Nesterova L., Akhova A., Grigorov A., Bespyatykh J., Azhikina T., Tkachenko A., Shumkov M. Mycolicibacterium smegmatis possesses operational agmatinase but contains no detectable polyamines. International journal of Mycobacteriology. – 2020. – Vol. 9. – № 2. – P. 138–143. https://doi.org/10.4103/ijmy.ijmy_48_20.
Gugliucci A. Polyamines as clinical laboratory tools // Clinica Chimica Acta. – 2004. – Vol. 344. – №. 1–2. – P. 23–35. https://doi.org/10.1016/j.cccn.2004.02.022.
Nesterova L.Yu., Tsyganov I.V., Tkachenko A.G. Biogenic Polyamines Influence the Antibiotic Susceptibility and Cell-Surface Properties of Mycobacterium smegmatis // Applied Biochemistry and Microbiology. – 2020. – Vol. 56. – № 4. – Р. 387–394. https://doi.org/10.1134/S0003683820040110.
Igarashi K., Kashiwagi K. Characterization of genes for polyamine modulon // Methods in Molecular Biology. – 2011. – Vol. 720. – Р. 51.–65. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-034-8_3.
Sakamoto A., Terui Y., Yamamoto T., Kasahara T., Nakamura M., Tomitori H., Yamamoto K., Ishihama A., Michael A.J., Igarashi K., Kashiwagi K. Enhanced biofilm formation and/or cell viability by polyamines through stimulation of response regulators UvrY and CpxR in the two-component signal transducing systems, and ribosome recycling factor // The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. – 2012 – Vol. 44. – № 11. – Р. 1877–1886. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2012.07.010.