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Los investigadores desarrollan biosensores para vigilar la concentración de c-di-GMP dentro de las únicas células vivas de las bacterias

El regulador se distribuye irregular durante la división celular para hacer dos funcionalmente y estructural diversas células

Un ciertas especies de bacterias realizan una hazaña reproductiva asombrosa. Cuando el organismo unicelular parte en dos, la célula de hija - el swarmer - hereda una hélice para nadar libremente. La célula de molde-madre construye un tallo para aferrarse en las superficies.

La universidad de los investigadores de Washington (UW) y de su colega en la Universidad de Stanford diseñó biosensores para observar cómo una bacteria consigue el mensaje para dividir en estos dos funcionalmente y estructural diversas células. Los biosensores pueden medir fluctuaciones bioquímicas dentro de una única célula de las bacterias, que es más pequeña que una célula del animal o de la instalación.

Durante la división celular, una substancia química de la transmisión de señales, encontrada solamente en bacterias, las ayudas determinan el destino de las dos células resultantes. La señal es una molécula circular minúscula llamada monofosfato cíclico del diguanosine o c-di-GMP.

Actuando como mensajero interior que responde a la información sobre el ambiente fuera de la célula de las bacterias, el c-di-GMP se implica en varias estrategias bacterianas de la supervivencia. En bacterias inofensivas, alguna de esta táctica la guarda las condiciones duras directas activas. En bacterias enfermedad-que causan, el c-di-GMP se piensa para regular resistencia, adherencia, la formación del biofilm, y la movilidad antibióticos de la célula.

En su estudio, las personas UW-llevadas en de la división celular observada científicos en una especie de bacterias de la enfermedad que mantiene lejos el tratamiento y establece una plaza fuerte usando estas defensas, Pseudomonas aeruginosa. Éste es el patógeno varilla-dado forma que causa la vida-grasa, infecciones crónicas del pulmón en gente con fibrosis quística, quema, y suprimió los sistemas inmunes asociados al cáncer. Los investigadores también examinaron la división celular en un lago inofensivo y las bacterias de la vivienda de la corriente, crescentus de Caulobacter.

Las conclusión de los investigadores serán publicadas en la ciencia del 4 de junio. El autor mayor es el Dr. Samuel Miller, profesor de medicina de UW, microbiología, inmunología, y ciencia del genoma. Miller dirige el centro de la excelencia regional del noroeste para el Biodefense y la investigación infecciosas emergente de las enfermedades. El autor importante es el Dr. Matías Christen, becario postdoctoral de UW en inmunología que se ha movido conectado para sentir bien a un miembro del profesorado en el Biozentrum en la universidad de Basilea, Suiza.

Para vigilar la concentración de c-di-GMP dentro de las únicas células vivas de las bacterias, los científicos desarrollaron un biosensor basado en transferencia de energía genético codificada de resonancia de la fluorescencia.

El C-di-GMP ejerce mando sobre varias funciones biológicas dentro de la célula uniéndose a un arsenal diverso de receptores. Éstos incluyen las proteínas requeridas para construir y para impulsar agitar, pelo-como las estructuras para la célula móvil. Éstos también incluyen los riboswitches - moléculas del ARN, factores de la transcripción y proteínas --eso puede alterar actividad de gen.

Porque el C-di-GMP controla muchas diversas funciones de la célula, los investigadores creyeron que era altamente probable que manejara su carga de trabajo reguladora apareciendo en el periodo correcto, en el lugar correcto, en el momento adecuado en el ciclo celular.

Los investigadores observaron las bacterias vivas bajo un microscopio que mide cambios en emisiones fluorescentes del biosensor. Las emisiones caen cuando el biosensor ata al c-di-GMP. Baje los niveles más altos reflejados las emisiones de c-di-GMP en la célula, y vice versa. De esta manera los investigadores podrían registrar fluctuaciones en los niveles c-di-GMP durante la división celular

Los investigadores encontraron que, inmediatamente después que una partición fina formó crear dos células distintas, los niveles de c-di-GMP eran inferiores en la célula propulsada por los flagelos de latigazo y cinco veces más arriba en la célula de tallo no-móvil. Esta distribución asimétrica del mensajero regulador ocurrió en ambas especies de bacterias y no era una acción aislada.

“En ambos organismos,” los investigadores conocidos, “los niveles c-di-GMP eran siempre importante más inferiores en la célula flagellated que en la célula non-flagellated.”

Algunas de las enzimas que detectan los mensajes c-di-GMP son lugar-salto en las situaciones distintas de la célula. Los investigadores razonaron que la distribución desigual del mensajero c-di-GMP se pudo causar por la producción o la activación (o la desactivación espacial restringida) de estas enzimas. Los investigadores encontraron que las deformaciones de las bacterias que producen más de estas enzimas en la célula del swarmer también tenían concentraciones más altas de c-di-GMP en la célula del swarmer, sugiriendo que una caída localizada en la actividad enzimática daría lugar probablemente a una caída localizada en el c-di-GMP.

Empeorando la distribución celular del c-di-GMP, los investigadores conocidos, tienen consecuencias importantes para las células de Caulobacter del revelado y de la función. La mezcla del equilibrio de las enzimas que detectan llevaría a una célula del swarmer que no podría nadar o a una célula hypermotile del swarmer, dependiendo de cómo el equilibrio de enzimas se inclina. La caída normal del c-di-GMP pudo también estimular rapid saca del swarmer mientras que nada lejos de su célula de molde-madre. Menos que una hora más adelante, el swarmer puede nadar no más, e invierte a una célula de tallo.

Los investigadores también han utilizado el biosensor que se convirtieron para estudiar el enterica multi-flagellated de las salmonelas, que causa la intoxicación alimentaria, así como los pneumoniae non-flagellated de la Klebsiella, un patógeno llevado por aire del pulmón. Ambas bacterias también tienen distribución irregular de un mensajero interno dominante durante la división celular.

“Esto sugiere que este fenómeno no sea único a las pseudomonas y a Caulobacter,” a los investigadores conjeturados, “y que las propiedades de la célula con excepción de la movilidad son probables ser reguladas por la distribución asimétrica del segundo-mensajero durante la división celular.”

La distribución asimétrica del c-di-GMP observada durante la división celular, el investigador adicional, puede ser un paso regulador importante en herramientas de fabricación y que mueven por motor de la nano-escala en la superficie exterior de la célula para realizar actividades esenciales.