Bdellovibrio bacteriovorus

Bdellovibrio bacteriovorus
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Класс:
Дельта-протеобактерии
Порядок:
Bdellovibrionales
Семейство:
Bdellovibrionaceae
Род:
Бделловибрионы
Вид:
Bdellovibrio bacteriovorus
Международное научное название
Bdellovibrio bacteriovorus
Stolp and Starr 1963

Bdellovibrio bacteriovorus (лат.) — вид грамотрицательных хищных бактерий из рода Bdellovibrio класса дельта-протеобактерий[1], типовой вид рода[2]. Эти организмы привлекли внимание учёных благодаря способности сдерживать рост бактериальных популяций без использования антибиотиков[3].

Bdellovibrio bacteriovorus — рекордсмен по скорости движения среди прокариот (140 мкм/с)[4]. Благодаря быстрому передвижению, эта бактерия сталкивается с другими микроорганизмами, пробивает их клеточную стенку и использует АТФ своей жертвы[5].

Описание

Жизненный цикл Bdellovibrio bacteriovorus[6]

B. bacteriovorus — маленькая (около 1 мкм в длину) грамотрицательная бактерия, имеющая единственный полярный жгутик. Скорость его вращения такова, что бактерия может перемещаться на расстояние, равное более чем ста собственным длинам, за секунду (около 160 мкм/с). Эта бактерия атакует другие грамотрицательные бактерии, прикрепляясь к наружной мембране и пептидогликановому слою жертвы, после чего создаёт небольшую брешь в наружной мембране. После этого клетка B. bacteriovorus входит в периплазматическое пространство. Некоторое время она обратимо связана с клеткой-хозяином; этот период называют периодом распознавания. После периода распознавания она связывается с клеткой-хозяином уже необратимо, прикрепляясь к ней полюсом, противоположным жгутику. Находясь в периплазме, B. bacteriovorus заделывает дыру в наружной мембране, в результате чего образуется двухклеточный комплекс — так называемый бделлопласт. Хищная бактерия выделяет гидролитические ферменты, но только локально, чтобы не погубить своего хозяина. Так, пептидогликановая клеточная стенка остаётся неповреждённой в течение нескольких часов и разрушается в заключительной стадии инфекции. Показано, что разрушение пептидогликана предотвращается при подавлении деацетилаз B. bacteriovorus[7]. Гидролитические ферменты расщепляют биополимеры клетки-хозяина, которые далее используются для роста паразита. Кроме того, паразит поглощает цитоплазму клетки-хозяина с находящимися в ней питательными веществами. В конце концов клетка паразита превращается в филамент. Когда ресурсы клетки-хозяина оказываются исчерпанными, филамент распадается на дочерние клетки. Новообразованные клетки паразита приобретают подвижность, после этого клетка-хозяин подвергается лизису, и новообразованные бактерии выходят во внешнюю среду[8]. Клетка-хозяин умирает через 10 минут после проникновения внутрь клетки B. bacteriovorus[3].

Для B. bacteriovorus, как и для нескольких других подобных бактерий, показано наличие АТФ/АДФ-антипортера, подобный тому, что присутствует во внутренней мембране митохондрий. Однако здесь он функционирует в обратном направлении. Находясь внутри клетки-хозяина бактерия поглощает его АТФ, отдавая взамен израсходованный АДФ[5].

Переход между свободноживущей атакующей фазой и внутриклеточной растущей фазой осуществляется при участии специфических дигуанилатциклаз[англ.][9]. Показано, что защита клеток B. bacteriovorus от собственных гидролитических ферментов осуществляется при участии белка анкирина[10].

Некоторые жертвы B. bacteriovorus, например, Vibrio vulnificus[англ.], могут подвергаться коинфекции этой бактерией и бактериофагом[11]. Показано, что в присутствии гиф грибов некоторые жертвы, такие как Pseudomonas fluorescens, могут становиться более доступными для B. bacteriovorus[12].

Кроме хищных B. bacteriovorus, существуют также сапротрофные клетки этого вида. Появление таких клеток может быть результатом мутации или фенотипической вариации. Сапротрофные клетки характеризуются разнообразной морфологией, окраской и расположением жгутиков. Чаще всего они имеют желтоватый цвет из-за убихинона-8[3].

Применение

Хищные бактерии, и B. bacteriovorus в их числе, привлекают внимание как возможные медицинские средства против патогенов, обладающих множественной устойчивостью к антибиотикам. Показано, что хищные бактерии нетоксичны и неиммунногенны для грызунов. Показано, что штаммы 109J и HD100 B. bacteriovorus не являются цитотоксичными для клеток всех исследованных клеточных линий[англ.] и не вызывают существенного увеличения выработки провоспалительных цитокинов[англ.] в четырёх из пяти протестированных линий клеток человека[13].

Примечания

  1. ↑ Mukherjee S., Brothers K. M., Shanks R. M., Kadouri D. E. Visualizing Bdellovibrio bacteriovorus by Using the tdTomato Fluorescent Protein. (англ.) // Applied and environmental microbiology. — 2015. — Vol. 82, no. 6. — P. 1653—1661. — doi:10.1128/AEM.03611-15. — PMID 26712556. [исправить]
  2. ↑ Genus Bdellovibrio (англ.). LPSN. Дата обращения: 18 ноября 2016. Архивировано 10 июня 2017 года. (Дата обращения: 18 ноября 2016).
  3. ↑ 1 2 3 Spain E. M., Núñez M. E., Kim H. J., Taylor R. J., Thomas N., Wengen M. B., Dalleska N. F., Bromley J. P., Schermerhorn K. H., Ferguson M. A. Identification and differential production of ubiquinone-8 in the bacterial predator Bdellovibrio bacteriovorus. (англ.) // Research in microbiology. — 2016. — Vol. 167, no. 5. — P. 413—423. — doi:10.1016/j.resmic.2016.04.003. — PMID 27106259. [исправить]
  4. ↑ Скулачёв, 2010, с. 175.
  5. ↑ 1 2 Скулачёв, 2010, с. 203.
  6. ↑ Madigan Michael T. Brock Biology of Microorganisms: Global Edition (англ.). — Pearson Education[англ.], 2011. — ISBN 978-0-321-73551-5.
  7. ↑ Lambert C., Lerner T. R., Bui N. K., Somers H., Aizawa S., Liddell S., Clark A., Vollmer W., Lovering A. L., Sockett R. E. Interrupting peptidoglycan deacetylation during Bdellovibrio predator-prey interaction prevents ultimate destruction of prey wall, liberating bacterial-ghosts. (англ.) // Scientific reports. — 2016. — Vol. 6. — P. 26010. — doi:10.1038/srep26010. — PMID 27211869. [исправить]
  8. ↑ Strauch Eckhard, Beck Sebastian, Appel Bernd. Bdellovibrio and Like Organisms: Potential Sources for New Biochemicals and Therapeutic Agents? // Predatory Prokaryotes. — С. 131—152. — ISBN 9783540385776. — doi:10.1007/7171_2006_055. [исправить]
  9. ↑ Rotem O., Nesper J., Borovok I., Gorovits R., Kolot M., Pasternak Z., Shin I., Glatter T., Pietrokovski S., Jenal U., Jurkevitch E. An Extended Cyclic Di-GMP Network in the Predatory Bacterium Bdellovibrio bacteriovorus. (англ.) // Journal of bacteriology. — 2015. — Vol. 198, no. 1. — P. 127—137. — doi:10.1128/JB.00422-15. — PMID 26324450. [исправить]
  10. ↑ Lambert C., Cadby I. T., Till R., Bui N. K., Lerner T. R., Hughes W. S., Lee D. J., Alderwick L. J., Vollmer W., Sockett R. E., Lovering A. L. Ankyrin-mediated self-protection during cell invasion by the bacterial predator Bdellovibrio bacteriovorus. (англ.) // Nature communications. — 2015. — Vol. 6. — P. 8884. — doi:10.1038/ncomms9884. — PMID 26626559. [исправить]
  11. ↑ Chen H., Williams H. N. Sharing of prey: coinfection of a bacterium by a virus and a prokaryotic predator. (англ.) // mBio. — 2012. — Vol. 3, no. 2. — P. e00051—00012. — doi:10.1128/mBio.00051-12. — PMID 22511350. [исправить]
  12. ↑ Otto S., Bruni E. P., Harms H., Wick L. Y. Catch me if you can: dispersal and foraging of Bdellovibrio bacteriovorus 109J along mycelia. (англ.) // The ISME journal. — 2016. — doi:10.1038/ismej.2016.135. — PMID 27824344. [исправить]
  13. ↑ Gupta S., Tang C., Tran M., Kadouri D. E. Effect of Predatory Bacteria on Human Cell Lines. (англ.) // Public Library of Science ONE. — 2016. — Vol. 11, no. 8. — P. e0161242. — doi:10.1371/journal.pone.0161242. — PMID 27579919. [исправить]

Литература

  • В. П. Скулачев, А. В. Богачев, Ф. О. Каспаринский. Мембранная биоэнергетика. — М.: Издательство Московского университета, 2010. — 368 p. — 1000 экз. — ISBN 978-5-211-05871-2.