Отправить статью по E-mail 
О роли диоксида углерода в регуляции адаптивной пролиферации бактерий
- Авторы: Петрова О.Е.1, Парфирова О.И.1, Воробьев В.Н.1,2, Горшков В.В.1,2
-
Учреждения:
- ФИЦ КазНЦ РАН
- Казанский федеральный университет
- Выпуск: Том 93, № 5 (2024)
- Страницы: 657-661
- Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
- URL: https://journal-vniispk.ru/0026-3656/article/view/273139
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365624050145
- ID: 273139
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Адаптивная пролиферация бактерий или клеточное деление в отсутствие экзогенного органического субстрата контролируется с помощью плотностно-зависимых механизмов при участии АГЛ- и АИ-2-зависимых систем кворум сенсинга. Наряду с сигнальными молекулами этих систем бактериальной коммуникации в регуляции также могут принимать участие метаболиты бактерий, которые перманентно выделяются в процессе микробного метаболизма, например, СО2, и, таким образом, могут служить биомаркерами клеточной плотности. Установлено, что диоксид углерода необходим для инициации адаптивной пролиферации, а повышенное содержание атмосферного СО2 вызывает преждевременную остановку этого процесса. Таким образом, СО2 способен регулировать адаптивные реакции бактерий, в том числе, вероятно, является одним из сигналов, участвующих в инициации и терминации процесса адаптивной пролиферации. Показано, что СО2 в виде бикарбонат-иона HCO3– может активировать цАМФ-зависимый сигнальный каскад, а также включается в клеточную массу бактерий.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
О. Е. Петрова
ФИЦ КазНЦ РАН
Email: poe60@mail.ru
Казанский институт биохимии и биофизики
Россия, 420111, КазаньО. И. Парфирова
ФИЦ КазНЦ РАН
Email: poe60@mail.ru
Казанский институт биохимии и биофизики
Россия, 420111, КазаньВ. Н. Воробьев
ФИЦ КазНЦ РАН; Казанский федеральный университет
Email: poe60@mail.ru
Казанский институт биохимии и биофизики, Институт фундаментальной медицины и биологии
Россия, 420111, Казань; 420008, КазаньВ. В. Горшков
ФИЦ КазНЦ РАН; Казанский федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: poe60@mail.ru
Казанский институт биохимии и биофизики, Институт фундаментальной медицины и биологии
Россия, 420111, Казань; 420008, КазаньСписок литературы
- Мясник М. Н. Динамика клеточной популяции бактерий при исчезающее малых количествах питательных веществ в среде // Тез. докладов II Всесоюзного совещания “Управляемый синтез и биофизика популяций”. Красноярск, 1969. С. 287.
- Braun A., Spona-Friedl M., Avramov M., Elsner M., Baltar F., Reinthaler T., Herndl G., Griebler C. Reviews and syntheses: heterotrophic fixation of inorganic carbon – significant but invisible flux in environmental carbon cycling // Biogeosci. 2021. V. 18. P. 3689‒3700.
- Chen Y., Cann M. J., Litvin T. N., Iourgenko V., Sinclair M. L., Levin L. R., Buck J. Soluble adenylyl cyclase as an evolutionarily conserved bicarbonate sensor // Science. 2000. V. 289. Р. 625‒628.
- Dehority B. A. Carbon dioxide requirement of various species of rumen bacteria // J. Bacteriol. 1971. V. 105. P. 70‒76.
- Gorshkov V., Petrova O., Gogoleva N., Gogolev Y. Cell-to-cell communication in the populations of enterobacterium Erwinia carotovora ssp. atroseptica SCRI1043 during adaptation to stress conditions // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2010. V. 59. P. 378‒385.
- Jo B. H., Kim I. G., Seo J. H., Kang D. G., Cha H. J. Engineered Escherichia coli with periplasmic carbonic anhydrase as a biocatalyst for CO2 sequestration // Appl. Environ. Microbiol. 2013. V. 79. Р. 6697‒6705.
- Kalia D., Merey G., Nakayama S., Zheng Y., Zhou J., Luo Y., Guo M., Roembke B., Sintim H. O. Nucleotide, c-di-GMP, c-di-AMP, cGMP, cAMP, (p)ppGpp signaling in bacteria and implications in pathogenesis // Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. P. 305‒341.
- Merlin C., Masters M., McAteer S., Coulson A. Why is carbonic anhydrase essential to Escherichia coli? //J. Bacteriol. 2003. V. 185. P. 6415‒6424.
- Petrova O., Gorshkov V., Daminova A., Ageeva M., Moleleki L. N., Gogolev Y. Stress response in Pectobacterium atrosepticum SCRI1043 under starvation conditions: adaptive reactions at a low population density // Res. Microbiol. 2014. V. 165. Р. 119‒127.
- Petrova O., Parfirova O., Gogoleva N., Vorob’ev V., Gogolev Y., Gorshkov V. The role of intercellular signaling in the regulation of bacterial adaptive proliferation // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. Art. 7266.
- Smith K. S., Ferry J. G. Prokaryotic carbonic anhydrases // FEMS Microbiol. Rev. 2000. V. 24. P. 335‒366.
- Sorokin C. Inhibition of cell division by carbon dioxide // Nature. 1962. V. 194. P. 496‒497.
- Steegborn C., Litvin T. N., Levin L. R., Buck J., Wu H. Bicarbonate activation of adenylyl cyclase via promotion of catalytic active site closure and metal recruitment // Nat. Struct. Mol. Biol. 2005. V. 12. P. 32‒37.
- Stretton S., Goodman A. E. Carbon dioxide as a regulator of gene expression in microorganisms // Antonie Van Leeuwenhoek. 1998. V. 73. P. 79‒85.
- Striednig B.; Hilbi H. Bacterial quorum sensing and phenotypic heterogeneity: how the collective shapes the individual // Trends Microbiol. 2022. V. 3. P. 379–389.
- Stulke J., Kruger L. Cyclic di-AMP signaling in bacteria // Annu. Rev. Microbiol. 2020. V. 74. P. 159‒179.
- Williams P., Cámara M. Quorum sensing and environmental adaptation in Pseudomonas aeruginosa: a tale of regulatory networks and multifunctional signal molecules // Curr. Opin.Microbiol. 2009. V. 12. P. 182–191.
Дополнительные файлы
