EDF jako łącznik śmierci między bakteriami
Izabela Klauza | 2007-11-06
Czynniki negatywnie wpływające na życie bakterii najczęściej powodują ich śmierć. Za destrukcję komórki odpowiada wiele mechanizmów. Jednym z nich jest mazEF, który - jak donoszą ostanie wyniki badań - współdziała z czynnikiem zewnątrzkomórkowym - EDF. Jest to czynnik, który "informuje" pozostałe bakterie w kolonii o zaistniałym niebezpieczeństwie i indukuje mechanizmy samobójcze w komórkach bakteryjnych.
Bakterie są organizmami jednokomórkowymi. Jednak trudno zaobserwować życie i zachowanie pojedynczej bakterii jako indywidualnej jednostki. Żyją one w grupach, tworząc kolonie bakteryjne, gdzie zachodzą bardzo ciekawe do obserwacji interakcje między pojedynczymi komórkami oraz między grupami komórek. Do porozumiewanie się miedzy sobą służą cząstki zewnątrzkomórkowe, wydzielane przez bakterie w różnym stężeniu w zależności od zaistniałej sytuacji.
Głównym przedmiotem badań naukowców z Hebrew University of Jeruzalem, w zespole naukowców kierowanych przez prof. Hannę Engelberg-Kulka były bakterie Escherichia coli oraz tzw. „programowana śmierć bakterii” za pomocą mechanizmu mazEF. W dalszych badaniach projekt rozszerzył się o nowy aspekt. Odkryto, że mechanizm te jest stymulowany przez zewnątrzkomórkowy czynnik EDF (ang. Extra-cellular Death Factor). Wyniki badań zostały opublikowane w miesięczniku Science 26. października 2007
W komórkach bakteryjnych istnieje mechanizm, który indukuje śmierć komórki, kiedy działa na nie czynnik sterujący (tzw. stresor). System składa się ze stabilnej toksyny mazF oraz niestabilnej antytoksyny: mazE, które mogą razem tworzyć kompleks. MazF jest rybonukleazą, po przyłączeniu do RNA - degraduje go, co prowadzi do śmierci komórki. MazF ma również zdolność do przyłączenia się do niestabilnej cząstki MazE. Kompleks MazEF, który to już nie przyłącza się do RNA, ale do DNA, negatywnie reguluje ekspresje MazF. Czyli antytoksyna MazE przyłączając się do MazF, obniża jego ekspresję. Stresory powodują wzrost stężenia I aktywności toksyny, co w konsekwencji prowadzi do śmierci bakterii. Elementem, który by w okolicznościach stresowych indukował i wzmagał mechanizm MazEF (czyli wzrost aktywności toksyny MazF) jest EDF.
EDF jest małym, liniowym pentapeptydem występującym tylko bakteriach. Motyw powtarzających się aminokwasów: Asn-Asn-Trp-Asn-Asn jest kluczowy do aktywności czynnika EDF. Pod wpływem niesprzyjających warunków do życia bakterii EDF działa na gen znajdujący się na chromosomie (mazEF), który odpowiada za inicjację mechanizmu samobójczego. Naukowcy twierdzą, że EDF jest jednym z wielu, występujących w bakteriach, tego typu czynnikiem. Główną rolą EDF jest komunikowanie innych bakterii o włączeniu mechanizmu programowanej śmierci. Pod wpływem stresora stężenie EDF wzrasta, komunikacja między komórkami jest włączona, indukowany jest także mechanizm MazEF.
Taki czynnik może mieć kluczowy wpływ na projektowanie nowych antybiotyków (związek chemiczny, działający bakteriobójczo). Mimo, że obiektem badań była tylko Escherichia coli naukowcy uważają, że taki mechanizm występuje u większości bakterii.
Źródło:
- Eurekalert!: New peptide communication factor enabling bacteria to *talk to each other* discovered Jerry Barach, 28.10.2007
- Na podstawie: "A Linear Pentapeptide Is a Quorum-Sensing Factor Required for mazEF-Mediated Cell Death in Escherichia coli" Science, Vol. 318, No. 5850. (26 October 2007), pp. 652-655