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Os pesquisadores desenvolvem biosensors para monitorar a concentração de c-di-PBF dentro das únicas pilhas vivas das bactérias

O regulador é distribuído desigualmente durante a divisão de pilha para fazer funcional e estrutural dois pilhas diferentes

Algumas espécies de bactérias executam um repto reprodutivo surpreendente. Quando o organismo único-celulado racha em dois, a pilha de filha - o swarmer - herda uma hélice para nadar livremente. A pilha de matriz constrói uma haste para aderir-se às superfícies.

A universidade de pesquisadores de Washington (UW) e de seu colega na Universidade de Stanford projectou biosensors observar como uma bactéria recebe a mensagem se dividir funcional e estrutural nestes dois pilhas diferentes. Os biosensors podem medir flutuações bioquímicas dentro de uma única pilha das bactérias, que seja menor do que uma pilha do animal ou da planta.

Durante a divisão de pilha, um produto químico da sinalização, encontrado somente nas bactérias, as ajudas determinam o destino das duas pilhas resultantes. O sinal é uma molécula circular minúscula chamada monophosphate cíclico do diguanosine ou c-di-PBF.

Actuando como um mensageiro interno que responde à informação sobre o ambiente fora da pilha das bactérias, c-di-PBF é implicado em diversas estratégias bacterianas da sobrevivência. Nas bactérias inofensivas, algumas destas tácticas mantêm-nas circunstâncias ásperas directas vivas. Nas bactérias decausa, c-di-PBF é pensado para regular a resistência, a aderência, a formação do biofilm, e a mobilidade antibióticas da pilha.

Em seu estudo, a equipe UW-conduzida da divisão de pilha olhada cientistas em uma espécie de bactérias que afaste fora o tratamento e estabeleça uma fortaleza usando estas defesas, pseudomonas da doença - aeruginosa. Este é o micróbio patogénico haste-dado forma que causa a vida-gordura, infecções crônicas do pulmão nos povos com fibrose cística, queima, e suprimiu os sistemas imunitários associados com o cancro. Os pesquisadores igualmente examinaram a pilha-divisão em um lago inofensivo e nas bactérias da moradia do córrego, crescentus de Caulobacter.

Os resultados dos pesquisadores serão publicados na ciência do 4 de junho. O autor superior é Dr. Samuel Miller, professor de UW da medicina, da microbiologia, da imunologia, e da ciência do genoma. Miller dirige o centro de excelência regional noroeste para o Biodefense e a pesquisa infecciosas emergente das doenças. O autor principal é Dr. Matthias Batizar, um companheiro pos-doctoral de UW na imunologia que se moveu sobre para assentar bem em um membro da faculdade no Biozentrum na universidade de Basileia, Suíça.

Para monitorar a concentração de c-di-PBF dentro das únicas pilhas vivas das bactérias, os cientistas desenvolveram um biosensor baseado em transferência de energia genetically codificada da ressonância da fluorescência.

C-di-PBF exerce o controle sobre diversas funções biológicas dentro da pilha ligando acima com uma disposição diversa de receptors. Estes incluem as proteínas exigidas para construir e conduzir a ondulação, cabelo-como estruturas para pilha movente. Estes igualmente incluem riboswitches - moléculas do RNA, factores da transcrição e proteínas --isso pode alterar a actividade de gene.

Porque C-di-PBF controla muitas funções diferentes da pilha, os pesquisadores acreditaram que era altamente provável que controla sua carga de trabalho reguladora aparecendo na quantidade direita, no lugar direito, na hora certa no ciclo de pilha.

Os pesquisadores observaram as bactérias vivas sob um microscópio que medisse mudanças em emissões fluorescentes do biosensor. As emissões deixam cair quando o biosensor liga a c-di-PBF. Abaixe níveis mais altos refletidos emissões de c-di-PBF na pilha, e vice-versa. Desta maneira os pesquisadores poderiam gravar flutuações nos níveis c-di-PBF durante a divisão de pilha

Os pesquisadores encontraram que, imediatamente depois que uma separação fina formou a criação de duas pilhas distintas, os níveis de c-di-PBF eram baixos na pilha propelida os flagelos de chicoteamento e cinco vezes por mais altamente na pilha de haste não-motile. Esta distribuição assimétrica do mensageiro regulador ocorreu em ambas as espécies de bactérias e não foi um evento isolado.

“Em ambos os organismos,” os pesquisadores notáveis, “os níveis c-di-PBF eram sempre significativamente mais baixos na pilha flagelada do que na pilha não-flagelada.”

Algumas das enzimas que detectam as mensagens c-di-PBF são lugar-limite em lugar distintos da pilha. Os pesquisadores raciocinaram que a distribuição desigual do mensageiro c-di-PBF pôde ser causada pela produção ou a activação (ou a inactivação espacial restringida) destas enzimas. Os pesquisadores encontraram que as tensões das bactérias que produzem mais destas enzimas na pilha do swarmer igualmente tiveram umas concentrações mais altas de c-di-PBF na pilha do swarmer, sugerindo que uma gota localizada na actividade de enzima conduzisse provavelmente a uma gota localizada em c-di-PBF.

Danificando a distribuição celular de c-di-PBF, os pesquisadores notáveis, têm conseqüências principais para as pilhas de Caulobacter da revelação e da função. Misturar o balanço das enzimas de detecção conduziria a uma pilha do swarmer que não poderia nadar ou a uma pilha hypermotile do swarmer, segundo como o balanço das enzimas é derrubado. A gota normal de c-di-PBF pôde igualmente spur o rapid descola do swarmer enquanto nada longe de sua pilha de matriz. Menos do que uma hora mais tarde, o swarmer pode já não nadar, e reverte a uma pilha de haste.

Os pesquisadores igualmente usaram o biosensor que se tornaram para estudar o enterica multi-flagelado das salmonelas, que causa a intoxicação alimentar, assim como os pneumoniae não-flagelados do Klebsiella, um micróbio patogénico transportado por via aérea do pulmão. Both of these bactérias igualmente têm a distribuição desigual de um mensageiro interno chave durante a divisão de pilha.

“Isto sugere que este fenômeno não seja original aos Pseudomonas e ao Caulobacter,” os pesquisadores surmised, “e que as propriedades da pilha diferentes da mobilidade são prováveis ser reguladas pela distribuição assimétrica do segundo-mensageiro durante a divisão de pilha.”

A distribuição assimétrica de c-di-PBF observada durante a divisão de pilha, pesquisador adicionado, pode ser uma etapa reguladora importante em ferramentas de factura e de colocação em movimento da nano-escala na superfície exterior da pilha para realizar actividades essenciais.