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Les chercheurs développent des biocapteurs pour surveiller la concentration du c-Di-GMP dans les cellules vivantes uniques de bactéries

Le régulateur est distribué inégalement pendant la division cellulaire pour effectuer deux fonctionellement et structurellement différentes cellules

Quelques espèces de bactéries exécutent un exploit reproducteur étonnant. Quand l'organisme unicellulaire se divise dans deux, la cellule de descendant - le swarmer - hérite d'un propulseur pour nager librement. La cellule de mère établit une filature pour s'attacher aux surfaces.

L'université des chercheurs de Washington (UW) et de leur collègue à l'Université de Stanford a conçu des biocapteurs pour observer comment une bactérie reçoit le message pour se diviser en ces deux fonctionellement et structurellement différentes cellules. Les biocapteurs peuvent mesurer des variations biochimiques à l'intérieur d'une cellule unique de bactéries, qui est plus petite qu'une cellule d'animal ou de plante.

Pendant la division cellulaire, un produit chimique de signalisation, trouvé seulement dans les bactéries, les aides déterminent le destin des deux cellules donnantes droit. Le signe est un monophosphate de diguanosine de molécule circulaire minuscule ou un c-Di-GMP cyclique appelé.

En agissant en tant que messager intérieur répondant aux informations sur l'environnement en dehors de la cellule de bactéries, le c-Di-GMP est impliqué dans plusieurs stratégies bactériennes de survie. Dans les bactéries inoffensives, une partie de cette tactique les maintient des conditions brutales traversantes vivantes. Dans des bactéries de pathogène, le c-Di-GMP est pensé pour régler la résistance aux antibiotiques, l'adhérence, la formation de film biologique, et la motilité de cellules.

Dans leur étude, l'équipe dirigée par UW de la division cellulaire examinée par scientifiques dans une substance des bactéries de la maladie qui défend hors circuit la demande de règlement et détermine une forteresse à l'aide de ces défenses, pseudomonas aeruginosa. C'est l'agent pathogène en forme de tige qui entraîne le durée-rapetissement, infections continuelles de poumon dans les gens avec la mucoviscidose, brûle, et les systèmes immunitaires supprimés liés au cancer. Les chercheurs ont également examiné la division cellulaire dans un lac inoffensif et des bactéries de logement de flot, crescentus de Caulobacter.

Les découvertes des chercheurs seront publiées en la Science du 4 juin. L'auteur supérieur est M. Samuel Miller, professeur de médecine d'UW, microbiologie, immunologie, et science de génome. Miller dirige le centre d'excellence régional du nord-ouest pour le Biodefense et la recherche apparaissante de maladies infectieuses. L'auteur important est M. Matthias Christen, un boursier post-doctoral d'UW en immunologie qui a passé pour aller bien à un membre de la faculté dans le Biozentrum à l'université de Bâle, Suisse.

Pour surveiller la concentration du c-Di-GMP dans les cellules vivantes uniques de bactéries, les scientifiques ont développé un biocapteur basé sur le transfert d'énergie génétiquement codé de résonance de fluorescence.

Le C-Di-GMP exerce le contrôle de plusieurs rôles biologiques à l'intérieur de la cellule en reliant avec un divers choix de récepteurs. Ceux-ci comprennent des protéines exigées pour établir et piloter ondulant, les structures cheveu cheveu pour la cellule mobile. Ceux-ci comprennent également des riboswitches - molécules d'ARN, facteurs de transcription et protéines --cela peut modifier l'activité de gène.

Puisque le C-Di-GMP règle beaucoup de différents fonctionnements de cellules, les chercheurs ont cru qu'il était hautement susceptible qu'il manage sa charge de travail de réglementation en apparaissant dans la bonne valeur, dans la bonne place, au bon moment dans le cycle cellulaire.

Les chercheurs ont observé les bactéries vivantes sous un microscope qui mesure des changements des émissions fluorescentes du biocapteur. Les émissions chutent quand le biocapteur grippe au c-Di-GMP. Abaissez les niveaux plus élevés réfléchis par émissions du c-Di-GMP dans la cellule, et vice versa. De cette façon les chercheurs pourraient enregistrer des variations dans les niveaux c-Di-GMP pendant la division cellulaire

Les chercheurs ont constaté que, juste après qu'une partition mince a formé produire deux cellules distinctes, les niveaux du c-Di-GMP étaient bas dans la cellule actionnée par les flagelles de fouettée et cinq fois plus fortement dans la cellule de filature non-motile. Cette distribution asymétrique du messager de réglementation s'est produite dans les deux substances des bactéries et n'était pas un événement d'isolement.

« Dans les deux organismes, » les chercheurs remarquables, « les niveaux c-Di-GMP étaient toujours sensiblement inférieurs dans la cellule flagellated que dans la cellule non-flagellated. »

Certaines des enzymes qui détectent les messages c-Di-GMP sont place place dans l'emplacement distinct de la cellule. Les chercheurs raison pour laquelle la distribution inégale du messager c-Di-GMP pourrait être provoquée par la production ou l'activation (ou l'inactivation) dans l'espace limitée de ces enzymes. Les chercheurs ont constaté que les souches de bactéries qui produisent plus de ces enzymes dans la cellule de swarmer également ont eu des concentrations plus élevées de c-Di-GMP dans la cellule de swarmer, proposant qu'une goutte localisée dans l'activité enzymatique ait vraisemblablement comme conséquence une goutte localisée dans le c-Di-GMP.

Nuisant la prolifération cellulaire du c-Di-GMP, les chercheurs remarquables, a des conséquences importantes pour les cellules de Caulobacter de développement et de fonctionnement. Le mélange du reste des enzymes de détection mènerait à une cellule de swarmer qui ne pourrait pas nager ou à une cellule hypermotile de swarmer, selon la façon dont le reste des enzymes est dirigé. La goutte normale de c-Di-GMP pourrait également stimuler le rapid décollent du swarmer pendant qu'elle nage à partir de sa cellule de mère. Moins qu'une heure plus tard, le swarmer peut plus ne nager, et retourne à une cellule de filature.

Les chercheurs ont également employé le biocapteur qu'ils se sont développés pour étudier l'enterica multi-flagellated de salmonelle, qui entraîne l'intoxication alimentaire, ainsi que les pneumoniae non-flagellated de klebsiella, un agent pathogène aéroporté de poumon. Chacun des deux bactéries ont également la distribution inégale d'un messager interne principal pendant la division cellulaire.

« Ceci propose que ce phénomène ne soit pas seul aux pseudomonas et au Caulobacter, » les chercheurs conjecturés, « et que des propriétés de cellules autres que la motilité sont susceptibles d'être réglées par distribution asymétrique de deuxième-messager pendant la division cellulaire. »

La distribution asymétrique du c-Di-GMP observée pendant la division cellulaire, le chercheur ajouté, peut être une opération de réglementation importante dans des outils effectuants et actionnants de nano-écaille sur la surface extérieure de la cellule pour effectuer des activités essentielles.