- Vēsturiskā perspektīva
- Vispārīgais raksturojums
- Olbaltumvielu sastāvs
- Uzbūve un mērījumi
- Ģenētika
- Veidi
- Iespējas
- Konjugācija
- Lokomotīve
- Adhēzija un patogenitāte
- Atsauces
Pili (no latīņu matiem, vienskaitlī pilus), ir paplašinājumi, kas atrodas uz virsmas dažu baktēriju šūnām. Tie galvenokārt ir saistīti ar horizontālo gēnu pārnešanas mehānismu, ko sauc par konjugāciju, ar baktēriju pārvietošanos un adhēziju uz biotiskām un abiotiskām virsmām.
Pili līdzīgos procesus nevajadzētu sajaukt ar flagella vai fimbriae, jo tie būtiski atšķiras pēc struktūras un funkcijas - lai arī ar pēdējiem tiem ir kopīga šūnu adhēzijas funkcija.
Avots: adenozīns
Vēsturiskā perspektīva
Pili tika atklāti, pateicoties elektronu mikroskopijas ieviešanai, pētot baktēriju pavedienu piedēkļus. Piecdesmito gadu vidū tie tika vizualizēti un saukti par fimbrijām.
Tikai 1960. gados Brintons ieviesa terminu pili, nosakot atšķirības starp šīm struktūrām ar fimbrijām un pārējiem pavedienu pagarinājumiem.
Vispārīgais raksturojums
Lai arī prokariotu organismus uzskata par "vienkāršiem" - salīdzinot ar eikariotu ciltsrakstu -, tiem ir virkne īpašību, kas padara tos diezgan sarežģītus ne tikai no iekšpuses, bet arī no ārpuses.
Dažas baktērijas ieskauj virkne procesu ar vairākām funkcijām, galvenokārt pārvietošanos un ģenētiskā materiāla apmaiņu.
Viens no šiem pagarinājumiem ir pili, struktūras, kas atgādina smalkus matus un ir saistītas ar gēnu horizontālo pārnešanu.
Olbaltumvielu sastāvs
Pili galvenokārt sastāv no oligomēra proteīna, ko sauc par pilīnu (16-20 kDa). Balsts ir izkārtots spirālveida veidā, veidojot cilindra formas struktūru. Šis proteīns var mainīt tā strukturālo izvietojumu, lai piedalītos kustībā.
Uzbūve un mērījumi
Parasto pīļu vidējais garums ir no 0,3 līdz 1,0 μm un diametrs ir 7 nm. Tomēr šis pasākums var ievērojami mainīties atkarībā no attiecīgajām sugām.
Tie tiek izplatīti uz grampozitīvo un gramnegatīvo baktēriju šūnas virsmas, bet par seksuālajiem piliem ziņots tikai gramnegatīvo baktēriju grupā.
Ir arī citi paplašinājumi, kas ir līdzīgi pilisiem, taču atšķiras pēc struktūras un funkcijas. Tāpēc ir jāprecizē šie aspekti, lai izvairītos no neskaidrībām. Piemēram, pili ir daudz plānāki un daudz īsāki nekā flagellum.
Lai arī terminu pili un frimbriae daži autori lieto sinonīmi, fimbrijas parasti ir sastopamas lielā skaitā un tās piedalās mikroorganismu adhēzijas fenomenā - tas ir svarīgi, lai noteiktu attiecīgās šūnas infekciozo spēju.
Lai arī viņi arī piedalās adhēzijā, to skaits ir mazāks un ir garāks.
Ģenētika
Baktēriju gēni, kas kodē pili veidošanos, var atrasties organisma hromosomā vai kā ekstrahromosomu vienība, tas ir, plazmidā.
Veidi
Vēsturiski pili ir sagrupēti, ņemot vērā fenotipiskās īpašības, kā arī antigēnās īpašības. Klasifikācija, kas izveidota pionieru pilliju pētījumos, ņēma vērā hemaglutinācijas spējas, izmantojot pilijus, kas atrodas dažādos E. coli celmos.
Otrā klasifikācija balstās uz relatīvajām morfoloģiskajām īpašībām trīs grupās: elastīgais un plānais slānis, elastīgais un biezais un stingrais.
Pēdējā klasifikācija piedāvā divas galvenās kategorijas: parasto un seksuālo. Tā kā klasifikācija galvenokārt balstās uz struktūras funkcijām, mēs sīkāk aplūkosim katru tipu nākamajā sadaļā.
Iespējas
Konjugācija
Ģenētiskā materiāla apmaiņa neaprobežojas tikai ar DNS nodošanu vecākiem no bērna. Visās dzīves līnijās ir plaši izplatīta parādība, kas pazīstama kā gēnu horizontālā pārnešana (īsi - THG), kur vienas un tās pašas paaudzes indivīdi, kas var būt saistīti vai nav saistīti, spēj apmainīties ar DNS.
Prokariotos viena THG forma ir konjugācija, kas ietver ģenētiskā materiāla pāreju no viena indivīda uz otru, un izmantotā struktūra ir seksuālie pili. Šis pagarinājums darbosies kā "tilts", kurā baktērija ar nosaukumu F + savienosies ar F- un notiks DNS pāreja.
Viena no konjugācijas īpašībām ir tāda, ka starp iesaistītajām baktērijām ir jābūt fiziskam kontaktam. Ziedotā DNS parasti palielina saņēmēju baktēriju funkciju, ieskaitot rezistenci pret antibiotikām vai spēju efektīvi metabolizēt savienojumu.
Ir divi papildu THG veidi, proti: transformācija un transdukcija. Kopā ar konjugāciju šie procesi ir ietekmējuši sugu (ne tikai baktēriju) genomu evolūciju, dzīves kokam pieliekot augstāku sarežģītības pakāpi - ja pievienojam THG notikumus, labāk ir atsaukties uz tīklu un nevis koks.
Lokomotīve
Pseudomonas aeruginosa sugās Neisseria gonorrhoeae un ļoti specifiskos E. coli celmos pili spēlē lomu kustībā.
Šīs baktēriju grupas kustīgums notiek šādi: olbaltumvielu apakšvienība, kas tos veido - pilīns stiepjas no pilusa. Tad šim jaunajam pagarinājumam izdodas nonākt saskarē ar svešas šūnas virsmu, un, sasniedzot to, tas atkāpjas, izraisot kustību šūnā.
Šis pirmais kustības veids ir pazīstams kā kontrakcijas kustīgums. Kā varētu gaidīt, šī pārvietošanās modeļa izpildes rezultātā notiek īsas, periodiskas kustības.
Otrais kustīgumu veids ir pazīstams kā slīdēšanas kustīgums un ir raksturīgs mikobaktērijām. Tas bija saistīts ar šūnu pārvietošanu vidē, kur ūdens proporcijas ir diezgan zemas, piemēram, augsnēs vai bioplēvēs. Tomēr mehānisms nav ļoti labi saprotams.
Citi autori šajā uzskatā atšķiras (sk. Zhou & Li, 2015) un liek domāt, ka pili nav struktūras, kas saistītas ar pārvietošanos.
Adhēzija un patogenitāte
Pili piedalās baktēriju šūnu adhēzijā uz dažādām virsmām - gan biotiskām, gan abiotiskām.
Gramnegatīvās baktērijās pili (un fimbrijas, kā minēts iepriekš) klātbūtne ir saistīta ar mikrobu un mikrobu un saimnieka un patogēna mijiedarbības regulēšanu, kas ir svarīgi slimību attīstībā.
Ņemiet vērā, ka mikroorganismu adhēzija ar saimnieka šūnu ir izšķirošs solis agrīnās slimības stadijās.
Atsauces
- Kleivs, DB (Red.). (2013). Baktēriju konjugācija. Springer Science & Business Media.
- De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M., & Van Putten, JP (1998). Neisseria meningitidis, kas ražo adhesīnu Opc, saista epitēlija šūnu proteoglikāna receptorus. Molekulārā mikrobioloģija, 27 (6), 1203–1212.
- Llosa, M., Gomis-Rüth, FX, Coll, M., & Cruz, FDL (2002). Baktēriju konjugācija: divpakāpju mehānisms DNS transportēšanai. Molekulārā mikrobioloģija, 45 (1), 1-8.
- Schaechter, M. (Red.). (2010). Galda mikrobioloģijas enciklopēdija. Akadēmiskā prese.
- Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2016). Mikrobioloģija: ievads. Pīrsons.
- Džou, X. un Li, Y. (Red.). (2015). Perorālās mikrobioloģijas atlants: no veselīgas mikrofloras līdz slimībai. Akadēmiskā prese.