Вход

Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов

Реферат по биологии
Дата добавления: 23 января 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 533 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Колониальная организация и межклеточная коммуникация у мик роорганиз мов Обзор посвящен современным концепциям и данным , свидетельствующи м о целостном характере микробных популяций (колоний , био-плёнок и др .) как своеобразных "суперорганизмов ". При этом особое внимание уделяется таким явлением как апоптоз , бакте риальный аль труизм , эффект кворума , коллек тивная дифференцировка микробных клеток , формиров ание структур колониального уровня типа внекл еточного матрикса , а также способам и конк ретным агентам межклеточной коммуникации в ми кробной популяции . Подчёркивается эволюционн о -консервативный характер многих средств к оммуникации и форм межклеточных взаимодействий , а также роль колониальной организации и межклеточной коммуникации в системах "паразит /комменсал /симбионт – многоклеточный организм-хоз яин ". This review covers the moder n concepts and recent data demonstrating the integrity and coherence of microbial populations (colonies, bio-films, etc.) as peculiar "superorganisms ’ . Special attention is given to such relevant phenomena as apoptosis, bacterial altruism, quorum effects, collective differentiation of microbial cells, and formation of population-level structures such as extracellular matrix. Emphasis is placed on the channels and agents of intercellular communication in a microbial population. The involvement of a large nu m ber of evolution-conserved communicational facilities and patterns of intercellular interactions is underscored. Much attention is also given to the role of colony organization and intercellular communication in "parasite/commensal/symbiont-multicellular h ost organism" systems. Настоящая работа посвящена данным о том , что бактерии и эукариотические одноклеточные организмы существ уют в виде целостных структурированных колони й . Подобно колониям многоклеточных животных (к ишечнополостных , мшанок ) и семьям социа льн ых насекомых и некоторых млекопитающих (бесше рстных кротов ), микробные колонии вполне заслу живают название "суперорганизмы ". Микробные колонии характеризуются функциональной специализацией с лагающих их клеток и предоставляют этим к леткам ряд преимущест в "социального образа жизни ", таких как повышенная устойчивос ть к антибактериальным агентам , более эффекти вное использование питательных субстратов , особен но в пространственно ограниченных экологических нишах , включая организм многоклеточного живо тного (ра с тения ) как хозяина . Микро бные колонии как целостные структуры стали модным предметом исследований в 90-е годы (см . например [1]), однако нельзя забывать разра ботки на эту тему классиков микробиологии . Корифей отечественной микробиологии И.Д . Иеруса лимский фактически предварил сегодняшние дискуссии на тему организации микробных колоний (плёнок , зооглей , флоков и др .), возр ажая в своей докторской диссертации [2] против примитивного органицизма – прямолинейного у подобления микробной колонии многоклеточному ор г анизму (здесь мы опираемся на комментатора И.Д . Иерусалимского Е.Л . Головлева [3]). Положения работ Иерусалимского скорее соотве тствовали представлению о микробной колонии к ак надорганизменной (биосоциальной ) системе [4, 5], которая , подобно социум ам мурав ьев или даже млекопитающих , ха рактеризуется : · пространственной обособленностью микроколон ий каждого вида ("микробных муравейников ") в естественных местообитаниях ; · фенотипической гетероген ностью культуры как основой для дифференциаци и клеток по социальн ым ролям ; · целостностью культуры в процессе развития , наличием у ней инт егральных свойств , отсутствующих у отдельных индивидов ; · способностью колонии влиять на характеристики окружающей среды при достаточной плотности популяции (это свой ство ныне отраж ено в понятии "кворума " – см . ниже ). В работах 80-х годов С.Г . Смирнов высказывает по сути а налогичные взгляды , рассматривая микробную колони ю как "пространственно-временной континуум ", состоя щий из "клеточных кластеров " с различающимися свойствами . Причё м , на каждом этапе развития культуры доминирует свой субколониаль ный кластер [6]. Тема микробной колониальной организации у же разрабатывалась авторами в предшествующих статьях [3, 4, 7], однако настоящая работа привлекает новейшие данные и соответственно р асши ряет список охватываемых в обзоре рубрик за счёт таких популярных в последние годы направлений исследований как бактериальный а поптоз и альтруизм , эффекты кворума и др. В последние годы опубликован ряд серь ёзных обзорных работ по микробной колониально й организации и био-коммуникации (см ., нап ример , [1, 8-16]), однако недостаточно разработанными в литературе остается вопрос о роли эволюционно-консервативных (т . е . химически идентичных или явно гомологичн ых у различных форм живого ) сигнальных мол екулах , в ыступающих как факторы межклеточ ной коммуникации и социального поведения , а у многоклеточных животных и растений также и в более специализированных ролях (гисто гормоны , гормоны , нейромедиаторы ). На эволюционно-ко нсервативный характер многих сигнальных мол е кул ранее обратил внимание А . М . Уголев , обосновывая свою теорию эволюции живого "на основе комбинирования ограниченно го числа универсальных функциональных блоков " [17, С . 143]. Для Уголева химические сигналы и ре цепторы к ним представляли яркий пример п о д обных функциональных блоков , которы е близки или идентичны у организмов на разных уровнях биологической эволюции. Из доступных нам работ по микробной коммуникации , существенное внимание к эволюцион но-консервативному характеру сигнальных молекул у деляется в работах А.С . Капрельянца с соавт . (см . обзор [14]). Тем не менее , авторы делают основной упор только на белковые /пептидные сигнальные вещества , которые они называют цитокинами по аналогии с внутриорганизменными информонами животных . Настоящая работа поэтом у (о тдавая дань пептидам и белкам ), уделяет зн ачительное внимание непептидным ф акторам коммуникации , среди которых , наряду с уникальными для микроорганизмов , имеются и разнообразные эволюционно-консервативные агенты , в том числе нейромедиаторы (по функции у многоклеточных животных ), которы м посвящены собственные исследования авторов [18, 19]. Настоящий обзор также исследует вопрос о роли колониальной организации и межклеточной (особенно плотностно-зависимой ) коммуникации во взаимодействиях симбиотической ( п аразитичес кой ) микробиоты и макроорганизма-хозяина. Форма и стр уктура микробных колоний Происходящая в настоящее время постепенная смена микробиологиче ской парадигмы – переход от представлений об одноклеточности микроорганизмов к представл ению о микробных колониях как целостных "сверхорганизмах " – находит своё отражение в нарастающем интересе к форме , рисунку , макро - и микроструктуре бактериальных колоний . "Колонии практически всех прокариотических в идов демонстрируют способность к клеточной ди фференцировк е и многоклеточной организа ции . Эта способность , конечно , имеется у ба ктерий и в их природных местообитаниях , гд е они в основном существуют в виде би о-плёнок , цепочек , матов и микроколоний ." [1, p.598]. В современной микробиологии как бы тем самым намечает с я постепенный переход к биосоциальному ("биополитическому " [3, 4, 19, 20]) подходу к микроорганизмам , чему способствует детальный анализ межклеточных (межпопуляционных ) взаимодействий с помощью генетической инженерии , поточной цитофлуориметрии , сканирующе г о электрон ного микроскопа , цейтраферной видеосъёмки и т . д. Многочисленные работы по колониальной орг анизации микроорганизмов свидетельствуют о морфо логической и физиологической гетерогенности вход ящих в её состав клеток . Колония как б ы сложена из нескольк их различных "тка ней " [1, 21] – клеточных кластеров в понимании С.Г . Смирнова [6]. В качестве типичных кластеров у шигелл он рассматривал 1) активно делящиес я ; 2) покоящиеся и 3) спонтанно автолизирующиеся к летки [17]. Хорошо известны сходные данные работ А.С . Капрельянца с сотрудниками . Та к , популяция голодавшей в течение 3-6 месяцев бактерии Micrococcus luteus сос тояла из живых , покоящихся и нежизнеспособных клеток , как показывает исследование с пом ощью клеточного сортера (по связыванию родами на 123) и в бифазной системе водных рас творов полимеров [14, 22-24]. Имеется как вертикальная слоистость колон ии , так и наличие в ней горизонтально разделённых зон (секторных и концентрических ). Вертикальные слои хорошо заметны при наблюден ии окрашенных (толуидиновая синяя , метиленов ая синяя ) срезов колоний . Так , в колониях Escherichia coli [1, 25] и Shigella flexneri [21] обнаружены три слоя : 1) нижний окрашенный (толщиной 6 мкм в иссле дованной колонии E. coli [25]); 2) средний , в основном светлый , по-видимо му , сложенн ый из нежизнеспособных клеток (часто неправильной формы [21]), в который пог ружены отдельные хорошо прокрашенные жизнеспособ ные клетки ; толщина этого слоя у E. coli – 16 мкм [25]; 3) верхний окрашенный (40 мкм у E. coli ), в котором в случае E. coli хорошо заметна даль нейшая дифференциация на два слоя – боле е нижний тонкий (толщиной 1-3 клеточных слоя ), с чёткой границей и особенно ярко окраше нный и толстый слой (40 мкм у E. coli ), содержащий отдельные не окрашенные клетки [25]. Интересно , что окраска на в- г алак тозидазу при использовании генноинженерных штамм ов E. coli с геном lac Z даёт в целом сходную картину : узкий слой в- галактозидазосодержащих клеток , прилегающих к субстрату , сменяется (по ме ре движения вверх ) слоем клеток без в- галактозидазы , выше к отор ого лежат в- галактозидазосодержащие клетки . Самый верхний слой колонии имеет смешанное строение , вк лючающее группы в- галактозидазосодержащих клеток и клетки , не содержащие этот фермент [25]. Слои из морф ологически и биохимически различающихся клеток наблюд али в колониях возбудителя холер ы Vibrio cholera ещё в 1920 г . [26]. Многие исследователи отмечают в своих работах наличие в колониях также системы воздухоносных микрополостей , часто пересечённых "балками " из клеточных тяжей . Сложная систем а микрополостей фактически превращает колон ии в совокупность частично изолированных друг от друга очагов сгущения (микроколоний ). М икроколонии , сформированные слизистым матриксом и разделённые открытыми (часто заполняемыми во дой ) каналами , характерны также и для внут ренн е й структуры био-плёнок . Это с воего рода аналог примитивной "циркуляторной системы ", доставляющей питательные субстраты и убирающей продукты метаболизма [27]. В колониях бактерии Alcaligenes sp., шта мм d 2 , обнаружены поры и каналы , а также более специализир ованные структуры ("газовые баллоны "), окруж енные своеобразной "мембраной " и содержащие вн еклеточные гемопротеины . Предположительно , такие с труктуры способствуют транспорту О 2 к клеткам в колониях (агрегатах ), т . е . речь идёт об аналоге дыхательной системы органов [28-30]. Уже отмечено , что помимо вертикальной слоистости , колониям микроорганизмов на плотных средах свойственны также секторные и конце нтрические зоны . Сектора соответствуют генетическ и различающимся клонам , что находит своё о тражение в их разли чной окраске , конси стенции , форме , скорости роста , активности ферм ентов и др . Наглядный пример – фазовая диссоциация бактерий на R-, S- и М-формы , различа ющиеся толщиной клеточной стенки (так , у п редставителей бруцелл толщина клеточной стенки у R-варианта больше , чем у S-вариан та [31]), наличием или отсутствием микрокапсулы , ха рактеристиками фибриллярного (R- и S-варианты ) или везикулярно-тубулярного (М-вариант ) межклеточного мат рикса и др . Фазовые диссоцианты обусловливают различие в архитектонике секторо в колоний . В S-варианте клетки родококков распределены по толщине колонии равномерно , число контактирующих между собой клеток невелико [31]. Что касается R-варианта , то в соо тветствующем секторе клетки нижних слоёв расп олагаются перпендикулярно или под угл о м к питательной среде , клетки верхних слоёв – радиально и параллельно к п оверхности агара . В М-секторе клетки лежат крупными группами и не контактируют между собой [32]. Концентрические зоны отражают стадии "онт огенеза " бактериальных клеток – они соответс т вуют различным этапам программ индивидуа льного развития клеток . Сектора могут быть выявлены (например , у E. coli на минимальной синтетической питательн ой среде М 9) простым визуальным наблюдением [33]. На агаризованной среде с триптоном и глюкозой концентри ческие круги могут быть выявлены при добавлении в агар 2,3,5-трифени лтетразолия хлористого , который восстанавливается клетками некоторых (не всех ) секторов до окрашенного в красный цвет формазана . В результате колония оказывается состоящей из белых и крас н ых концентрических колец [33]. Шапиро [1, 34] визуализировал эти кольца у E. coli , на индикато рной среде , позволяющей выявить наличие или отсутствие у клеток b -галактозидазной активност и (как описано выше , различия по этому параметру имеются и между верти кальными слоями клеток в колонии ). Если на пути распространяющейся бактериал ьной колонии создают механическое возмущение , например , помещают стеклянные волокна (в естес твенных местообитаниях роль препятствий могут играть , например , складки и крипты в киш еч нике как экологической нише для мик робиоты ), то возникает лишь локальное изменени е в соответствующих концентрических кольцах , которые всё равно не теряют своей непреры вности . Когда препятствие остается позади фро нта колонии , кольца формируются за этим пр е п ятствием по тем же геометрическ им законам , что и в других участках ко лонии [35]. Немеханическое по своей природе возму щение для нормального развития колонии создаё тся в том случае , если клетки несут му тацию по важному для онтогенеза гену . Так , мутант E. co li с повреждённым (путём инсерции ) геном ДНК-по лимеразы I в первые часы развития формирует аномальные микроколонии из нитевидных клеток . Однако , и в этом случае колония находит пути преодоления дефекта : через 2-4 дня мута нты колонии становятся морфологичес ки нео тличимыми от нормальных колоний , клетки – от клеток дикого типа [36]. Преодоление генетич еского дефекта существенно ускоряется , если п о соседству имеются зрелые (возраст 2 дня ) н ормальные колонии , которые , по-видимому , выделяют диффундирующие химиче с кие факторы коммуникации [36]. Более старые колонии заставляют более молодые , также в результате воздейств ия коммуникативных агентов , "подстраивать " свой возраст под возраст "старших " – например , формироватьвнешние концентрические кольца без предварительн о го формирования внутренних колец [1] (подробнее о коммуникации у микроо рганизмов см . соответствующий раздел обзора ). Если концентрическая зональность колонии сочетается с секторной , то у более быстро растущих секторов концентрические кольца как бы оттянуты к краю [34], т.е . формирован ие колец регулируется не в пространстве (п утем взаимодействия соседних клеток ), а во времени (пульсации "биологических часов "). Последнее наиболее очевидно для видов бактерий (нап ример , для представителей р . Proteus, Serratia и Salmonella , для E. coli ), периодически формирующих швермеры [37] -- клетк и с избыточным количеством жгутиков и не способные к делению . Швермеры формируют к олониальную структуру из концентрических террас в результате чередования следующих процессов : 1) рос т и деление вегетативных клеток (лаг-фаза перед очередным формированием шверм еров ); 2) массовое формирование центробежно мигрирую щих швермеров ; 3) превращение швермеров в вегета тивные клетки с формированием очередной "терр асы " (стадия консолидации ) [38]. П олученные данные о зависимостиритма "биологических часов " от плотности клеточной популяции , в частности , о связи между плотностью инокулята Proteus mirabilis и продолжительностью лаг-фазы перед поя влением первой "волны " швермеров , указывает на наличие слож ной системы внутриколониальн ой коммуникации . У Serratia liquefaciens идентифицирована природа химического с игнального агента , представляющего собой ацилиров анное производное лактона гомосерина [39] (класс распространенных сигнальных молекул грамотрицательн ых бактерий , см . ниже ). По мере разв ития колонии имеется тенденция ко всё бол ьшей синхронизации поведения отдельных клеток со всё более совершенной циркулярной симме трией колонии в целом , вопреки возмущающим факторам [40]. Эта тенденция к синхронному пове д ению сохраняется при снижении ко нцентрации глюкозы как питательного субстрата и при повышении концентрации агар-агара в среде . В последнем случае снижается скорост ь перемещения швермеров , чьи жгутики нуждаютс я в капельно-жидкой влаге , поглощаемой ими из а г арового геля с помощью с пециального полисахарида капсулы [40, 41]. У Serratia marcescens сами клетки вырабатыв ают увлажняющий циклический липопептид [42]. Существу ет генетический триггер , переключающий клетки с синтеза белков поздних стадий клеточного деле ния на синтез белка жгутиков (ф лагеллина ) и таким образом детерминирующий вз аимопревращение швермеров и делящихся вегетативн ых клеток [43]. С точки зрения колониальной организации интересен тот факт , что по агару , ещё не занятому растущей колонией , могут п еремещаться только целые группы швермеров . Одиночные клетки , вышедшие за пределы ко лонии , теряют подвижность до тех пор , пока их не "подхватит " та или иная группа швермеров [1]. Это наблюдение указывает на к оординацию поведения в масштабе каждой группы . П о мимо этого , хорошо известна также координация миграции швермеров в мас штабе всей колонии . Таким образом , в колон ии бактерий имеется по крайней мере два уровня интеграции : 1) отдельная группа координи рованно мигрирующих швермеров и 2) вся колония , включаю щ ая много подобных групп . Имеется аналогия с организмом многоклеточны х существ , где также известны как координи рующие системы внутритканевого уровня (паракринны е системы ), вырабатывающие локально действующие гистогормоны (гистамин , серотонин и др .), так и г енерализованные системы на уровне целого организма (нервная и эндокринна я системы ) [44]. Для колоний микроорганизмов , как и для многих других биосоциальных систем , характер но формирование функциональных органов надоргани зменного уровня , принадлежащих целой системе и коллективно используемых всеми её элем ентами (индивидами ). Наиболее примечателен факт слияния индивидуальных наружных клеточных покр овов (капсул , экстракапсулярной слизи и др .), что ведёт к образованию единого биополимерно го матрикса . В с остав матрикса входят кислые полисахариды , гликозилфосфатсодержащие биополимеры типа тейхоев ых кислот , гликопротеины , у некоторых бактерий (например , бацилл ) также полиглутаминовая кисл ота и др . биополимеры [41]. Подобно межклеточному матриксу животных тканей , м икробный матрикс также включает фибриллярные элементы [45]. Сходство между животным и микробным ма триксом дополняется общностью некоторых химическ их компонентов (примером служат сиаловые кисл оты ). Как "функциональный орган " микробной колон ии , матрикс микр о организмов выполняет роли , относящиеся к надклеточному уровнюорга низации : · Структурообразующую рол ь . Благодаря матриксу колония состоит , строго говоря , не из одиночных клеток , а из субколониальных ассоциаций , которые встречаются и у грамположительных , и у грамотри цательных бактерий (в том числе – у п атогенных видов обоих этих групп ) и особен но бросаются в глаза при электронно-микроскоп ическом наблюдении капсулированных бактерий , напр имер , клебсиелл [46]. К структуре колоний относятс я также полые трубочки и з внекл еточных полисахаридов и других биополимеров ( скажем , в колониях Pseudomonas aeruginosa ) – предполагаемые микроканалы для транспорта веществ . Помимо этого , через п одобные трубочки мигрируют клетки колоний , об ычно в виде мелких L-форм [47]. Подобные " отстрелы ", в частности , характерны для видов бактерий , входящих в состав симбиотической микробиоты человека и животных [47]. · Защитную (протекторную ) роль. Обволакивающий клетки матрикс выступает как буферная вн утренняя среда колонии , предохраняющая отде льные клетки и колонию в целом от неблагоприятных воздействий извне (высыхание , нагревание /охлаждение , атака гидролитических ферм ентов и др .). Полисахаридные и пептидные ко мпоненты матрикса , в частности , включают в себя ряд крио -, термо - и ксеропротекторо в [48]. · Коммуникативную роль . В матрикс выделяются и по нему распрос траняются экзометаболиты и продукты автолиза клеток , включая химические сигнальные вещества , в том числе служащие для оценки плотно сти собственной популяции (см . ниже ). В ряде случаев си гнальные вещества присутствуют в супернатанте микробной культуры лишь в незначительных концентрациях , поскольку задержив аются в матриксе , где и выполняют свою функцию ; здесь необходимо подчеркнуть , что м ногие виды бактерий сохраняют надклеточную ор ганизац и ю и , соответственно , внеклеточ ный матрикс и при культивировании на жидк их средах . Подобно эукариотич еским клеткам в составе тканей многоклеточног о животного , растительного или грибного орган изма , прокариоты формируют внутриколониальные меж клеточные контак ты , вероятно , способствующие распространению сигнальных молекул в популяции , особенно если речь идёт о недиффундирующ их в среде факторах коммуникации (см . ниже ). Межклеточные контакты формируются за счёт многообразных поверхностных структур , включая м икро ф ибриллы , шишковидные выступы , эва гинаты клеточной стенки , гликокаликс , отражая " генетически детерминированную закономерность развити я микробных популяций как саморегулирующихся многоклеточных систем " [49, С .222]. Таким образом , структура колоний микроорг ан измов служит зримым отражением её с ложной многоуровневой социальной организации , вкл ючающей коллективные , охватывающие всю колонию формы поведения , когда "воля индивида " (клетк и ) подчиняется "воле коллектива ".Поистине , "бакт ерии , хотя и представляют собой од ноклеточные организмы , являются социальными сущес твами , которые формируют многоклеточные ассоциаци и " [8, p.184]. Микробный апопт оз и альтруизм Яркий пример со циального контроля (на уровне колонии ) за микробными клетками – апоптоз , т.е . программированная гибель отдельных клетокв интересах популяции в це лом . Явление апоптоза ранее изучено на жив отных и , в меньшей мере , на растительных клетках . В этих случаях апоптоз – норм альная составная часть индивидуального развития организма . Так , он необходим для резо р бции хвоста при превращении голо вастика ; развитие мозга предполагает программиров анную гибель некоторых нейронов , причём мутац ия , предотвращающая апоптоз клеток эмбрионального мозга , является летальной . Апоптоз растительн ых клеток , пораженных инфекционным аге нтом , предотвращает дальнейшее распространение ин фекции . Интенсивно исследуются генетико-биохимические механизмы апоптоза , связанные с активацией каскада каспаз (эволюционно консервативных цист еиновых протеаз ), отвечающих в конечном счёте за активацию н уклеаз и фермент ов , разрушающих другие клеточные структуре [50, 51]. Интересно , что апоптоз животных клеток фактич ески может происходить при участии симбиотиче ских потомков бактерий – митохондрий . Повреж дение стрессорными факторами мембран митохондрий , уг р ожающее не только самой к летке , но и её соседкам накоплением токсич еских свободно-радикальных форм кислорода , узнаётс я клеткой по выходу из митохондрий цитохр ома с . Этот цитох ром связывается цитоплазматическим белком Apaf1, котор ый связывает прокаспазу -9, превращая её в активную каспазу -9. Так инициируется каскад каспаз и апоптоз [50, 51]. Что касается апоптоза у микроорганизмов , то это явление находится в стадии ис следования . Достаточно хорошо изучена система эукариотического микроорганизма – миксомицета D ictyostellium discoideum . Трансформ ация D. discoideum из одно клеточных амёб в многоклеточный мигрирующий п севдоплазмодий и далее в плодовое тело со спорами представляет собой коллективную реак цию на голодание клеточной популяции (система рассмотрена нами р анее в обзорах [4, 5]). Когда многоклеточный псевдоплазмодий начинает строить плодовое тело , клетки в его пер едней четверти претерпевают апоптоз . Мёртвые клетки формируют ножку плодового тела [52, 53]. Проц есс находится под контролем ряда сигнальных агент о в . Генерализованным агентом коммуникации служит циклический аденозиномонофосфа т , но для дифференциации клеток ножки (с апоптозом ) особенно важен фактор DIF (1-(3,5-дихлоро -2,6-окси -4-метоксифенил )-1-гексанон ) [52, 53]. У миксобактери й – прокариотических а н алогов ми ксомицетов в плане жизненного цикла – та кже наблюдается программированная гибель многих клеток во время агрегации миксобактериальных клеток , приводящей к формированию плодовых тел (некоторые группы клеток внутри созрева ющего плодового тела также о бречены на гибель ) [54]. Прокариотическим аналогом апоптоза можно также считать гибель части клеточной популяци и E. coli в условиях стазиса – остановки роста бактериальной популяции (например , при исчерпании питательног о субстрата ). "Феноменология " данного процесса описана сравнительно давно [55] (см . также на ш обзор [4]). Голодающая популяция E. coli постепенно разделяется н а две субпопуляции , одна из которых гибнет и подвергается автолизу , в то время к ак другая субпопуляция использует продукты ав толиза ка к субстрат и продолжает раст и и создавать колониеобразующие единицы [55]. В последние годы был раскрыт генетический ме ханизм апоптоза в этой системе [56, 57]. Геном E. coli содержит оперон с двумя генами mazE и mazF. Ген mazF кодирует стабил ьный цитотоксич еский белок , а mazE – нестабильное , быстро разрушаемое протеазой clp PA противоядие к белку MazF. Как известно , исчерпание доступного клетки фонда аминокислот ведёт к активации оперон а rel , чей белковый продукт Rel A отвечает за синтез гуанозинтетрафо сфата на рибосомах . Гуанозинтетрафосфат блок ирует оперон maz , т ак что синтез противоядия прекращается . В этих условиях белок MazF вызывает гибель и ав толиз части популяции , тем самым пополняя фонд аминокислот и вновь активируя синтез противоядия MazE у оставших ся в живых клеток [56, 57]. Таким образом , система выступает как хромосомный аналог многочисленных бактериальных плазмид , которые кодируют стабильный цитоток сичный агент в комбинации с лабильным про тивоядием к нему (addiction modules). Этот пример апоптоза у E. coli одновременно может быть рассмотрен и как пример " б актериального альтруизма " , так как в экстремальных условиях часть голодающих клеток лизируется , способствуя выживанию осталь ной части клеточной популяции [56, 58]. Авторы насто ящего обзора не отр ицают наличие друг их , более мощных механизмов сохранения жизнес пособности голодающей микробной популяции – процессов "экономизации " энергодающих метаболических процессов , исследованных в работах Н.С . Па никова [59-61]. Современная социобиология – модификаци я дарвиновской те ории эволюции , обращающая основное внимание н а социальные взаимодействия у различных форм живого – рассматривает так называемую к онцепцию родственного альтруизма [62]. Речь идёт о самопожертвовании ради близкого родственника , имеющего общи е гены с индивидом , приносящим себя в жертву . По сути , это на "альтруизм " в об щечеловеческом смысле слова , а клонирование с обственных генов , которые получают альтернативный способ передачи следующему поколению (не через данного индивида , а через его родст в енника ). Слово "родственный альтруизм " (kin altruism) – устоявшийся термин в среде социоб иологов , но он не предполагает осознанную жертву , а лишь подхватывание естественным отб ором генов "гибели ради родственника " [62]. В рамках этой концепции , микрооргани змы с преобладанием бесполого размножения имеют намного больше оснований совершать апоптоз (если он способствует выживанию поп уляции ), чем многоклеточные существа . Действительно , колония как про -, так и многих эукари отических организмов (например , рассмот р енного выше D. discoideum ) представляет собой почти идеальный кло н . Поэтому социобиологическая концепция родственн ого альтруизма , если она верна , предсказывает широкое распространение "альтруистических " событи й в колониях микроорганизмов [9, 58]. В этой св язи представляет интерес тот факт , что описанные примеры апоптоза не являются единственными "альтруистическими " системами в мире микроорганизмов . Подобно эук ариотическим инфицированным клеткам , гибнущим , что бы не допустить распространения инфекции , нек ото р ые штаммы E. coli несут гены , вызывающие гибель кл етки после внедрения в неё бактериофага Т 4 [63]. Так , ген lit блокирует синтез всех клеточных белков в ответ на начало экспрессии поздних генов фага Т 4, поскольку кодирует протеазу , разрушающ ую необходимый для синтеза белков факто р элонгации EF-Tu [64]. Ген prrC кодирует нуклеазу , расщепляющую лизиновую тРНК . Нуклеаза активируется продуктом гена stp фага Т 4 [63]. Ген ы rex вызывают у инфицированных фагом Т 4 клеток формирование ионных каналов , ведущих к потере клет ками жизненно важных ионов и к альтруисти ческой гибели , если только фаг не закрывае т каналы своими белками , продуктами генов rII [65]. Любопытно , что гены , отвечающие за гиб ель клетки в ответ на фаговую инфекцию не склонны стабильно встраиваться в хро мосому (а гены rex вообще относятся к геному фага (и экспрессируются в лизогенных клетках ) [63]. М ожно предположить , что "альтруистические " гены , будучи подвижными и легко утрачиваемыми генет ическими элементами , функционируют только у ч асти бактериальной п опуляции , Если это предположение справедливо , то бактериальная кол ония представляет собой смесь "альтруистов " и "эгоистов ". Такой смешанный состав характерен для групп высших животных (например , крыс ) и даже людей , по сообщению Б.М . Медник ова [66]. Кворум и химическая коммуникация у микроорганизмов В последнее дес ятилетие неуклонно расширяется список изученных микробных процессов , реализуемых только при наличии достаточной плотности популяции ( кворума ). Эти исследован ия продолжают начатые уже около 100 лет тому назад изыскания . Уже тогда исслед овался , например , вопрос о том , почему куль тивирование бактерий часто не удается , если взята слишком низкая плотность инокулята . В 1988 г . Дж . Шапиро [34] также писал , что споры миксобактерий прорастают только при дос т аточно высокой их концентрации в среде . Уже в начале 80-х годов , как известно , изучением плотность-зависимых процессов в микробных популяциях активно занимались В.И . Дуда , Г.И . Эль-Регистан и др . (см ., наприм ер [67, 68]). Была исследована природа некоторы х химических факторов (ауторегуляторов ), накап ливающихся в культуре и вызывающих те или иные эффекты , например , автолиз клеток (фа ктор d 2 жирнокислотно й природы [68]). Оригинальные отечественные и зару бежные работы 80-х годов обобщены в моногра фии А.С . Хохл ова "Низкомолекулярные микробн ые ауторегуляторы " [69]. Работы 90-х годов резко усилили интерес к "эффектам кворума " в популяциях микроор ганизмов . К числу описанных к настоящему в ремени процессов , протекающих лишь при достат очно высокой плотности популяции, принадлежа т следующие явления [1, 8-15, 70]: · Биолюминисценция у морских бактерий ( Vibrio fischeri, V. harveyi ). · Агрегация клеток мик собактерий и последующее формирование плодовых тел со спорами · Конъюгация с перенос ом плазмид у Enterococcus faecali s и родственных видов , а также у клубеньковых бактерий рода Agrobacterium · Формирование клеток-швер меров у бактерий родов Proteus и Serratia · Синтез экзоферментов и других факторов вирулентности у растител ьных ( Erwinia carotovora, E. hyacinthii и др .) и животных ( Pseudomonas aeruginosa ) патогенов . · Образование антибиотиков у представителей рода Streptomyces и у Erwinia carotovora · Споруляция у бацилл и актиномицетов · Стимуляция роста стр ептококков и ряда других микроорганизмов Раскрыты механизмы многих из указанных процессов ; определе ны факторы межклеточной коммуникации , отвечающие за плотностно-зависимые процессы . Здесь необходимо сказать неск олько слов о биокоммуникации в целом (пред мет особой биологической науки под названием биосемиотика ). Сре ди изучаемых данной наукой каналов ко ммуникации между живыми организмами , три кана ла коммуникации являются наиболее эволюционно-кон сервативными и в полной мере функционируют уже у одноклеточных форм жизни [4, 5]. Речь идёт о передаче информации путём 1) н е посредственного (физического ) контакта между организмами ; 2) выработки диффундирующих в среде химических агентов ; 3) генерации тех или ин ых физических полей . Все три канала коммун икации , вероятно , принимают участие в "эффектах кворума ". Физический контакт между о рганизмами . Некоторые из плотностно- зависимых процессов включают в себя стадии , контролируемые недиффундирующими химическими факторами . Они прикрепл ены к генерировавшей их клетке , и их в осприятие рецепторами другой клетки требует н епосредственного м ежклеточного контакта . Так , в голодающей популяции миксобактерий Myxococcus xanthus наблюдается агрегаци я клеток с последующим формированием плодовых тел со спорами (эукариотическим аналогом этой системы служит кратко рассмотренный выше Dictyostellium disc oideum ). Про цесс находится под контролем как диффундирующ их , так и недиффундирующих химических факторо в . Поздние его стадии , когда клеточная агр егация уже идёт в течение 6 часов и нео бходимо обеспечить достаточно компактную укладку клеток для формирования спор , контролир уются недиффундирующим , прикреплённым к поверхнос ти клетки белковым фактором С (продукт ген а csgA) [10, 71, 72]. Мутанты по гену csgA не способны к согласованным клеточным движениям , необходимым для компактного расположения палоч ковидных кле ток M. х anthus ; эти мутанты не формируют и плодовых тел . Идентифицировано по крайней мер е 16 генов , чья экспрессия зависит от фактор а С [72]. Физический контакт клеток необходим также при коммуникации посредством поверхностных о рганелл , таких как например пили , и к омпонентов экзоплимерного матрикса , покрывающего отдельные клетки , их группы , всю колонию в целом . В частности , процесс агрегации и споруляции у M. xanthus зависит от пилей типа IV (гомологи пи лей типа IV есть у патогенных бактерий Pseudomonas aer uginosa и Neisseria gonorhoeae, где они также обусловливают социально координированные клеточные движения [73]), от полисахаридно-белковых фибрил и от липополисахаридного О-антигена внешнего с лоя наружной мембраны [1, 73, 74]. Все эти поверхностн ые клеточн ые структуры синтезируются с помощью так называемых S (social) генов , ответственных за коллективные , координированные перемещения клеток и формирование структур надклеточного уровня . Им противопоставляют также имеющиеся у миксобактерий А (adventurous) ген ы , позвол яющие индивидуальным клеткам покидать край ра стущей колонии. Своего рода промежуточное положение между недиффундирующими и свободно диффундирующими агентами коммуникации у миксобактерий занимают тяжи (trails) из биополимеров матрикса , которые отдел яются от образовавшей их клетки , тем самым пролагая путь другим клеткам -"п утешественницам ", дающим начало дочерним колониям [75]. Интересно , что аналогичную роль в сообщ естве муравьев играют так называемые следовые торибоны , маркирующие след мураьвьёв-фур а жиров ("первопроходцев ") [76]. Естественно , что р оль контактной (и "следовой ") коммуникации в её различных вариантах не ограничивается т олько миксобактериальными системами . Например , пил и участвуют в агрегации клеток в колониях Neisseria gonorrhoeae [1]. У эукариотических микроорганизмов , в частности , у Dictyostellium discoideum , контактные взаимодействия участвуют в морфогенезе наряду с диффундирующими химическими агентами . Несомен ную роль в этих взаимодействиях играют гл икопротеины , характеризующие дальне йшую судьб у клеточных субпопуляций : клетки , дающие в дальнейшем споры , несут гликопротеин PsA, в то время как совершающая апоптоз субпопуляция (будущая ножка плодового тела ) име eт ант иген MUD9 [77]. Дистантная химическая коммуникация на службе "эффектов кв орума ". Тема химической коммуникации у микроорганизмов настол ько широка (она была рассмотрена в более ранних авторских работах [4, 5, 78]), чт о мы ограничимся только теми диффузными х имическими агентами , чьё участие в "эффектах кворума " установлено . Речь б удет идти о следующих классах соединений : 1) ацилированные лактоны гомосерина , регулирующие широкий кру г плотностно-зависимых коллективных процессов у грамотрицательных бактерий ; 2) пептиды , регулирующие конъюгативный плазмидный перенос у Enterococcus , раз витие возду шного мицелия у Streptomyces , споруляцию у бацилл и др .; 3) аминокис лоты и сходные с ними аминные соединения , регулирующие агрегацию бактериальных клеток ( E. coli, Salmonella typhimurium, Myxococcus xanthus ) и фо рмирование швермеров у Proteus mi rabilis . 1. Кворум-зависимые системы с ла ктонами гомосерина как агентами межклеточной коммуникации (системы типа "luxI-luxR"). Рас смотрим вначале сравнительно хорошо изученные бактериальные системы , использующие ацилированные лактоны гомосерина . Классическ им объекто м служит морская светящаяся бактерия Vibrio fischeri [8, 12, 70]. Свечение является плотностно-зависимым процессом , т . е . не на блюдается в разбавленных клеточных суспензиях , например , просто в толще морской воды (п лотность культуры менее 10 2 клет ок /мл [70]). Свечение V. fischeri реализуется лишь в концентрированных культурах V. fischeri , в том числе в природных экологических нишах этой бактерии - в светящ ихся органах головоногого моллюска Euprymna scolopes , где плотность популяц ии достигает 10 10 -10 11 клеток /мл [70]. Д анная система , по-видимому , представляет пример взаимовыгодного межвидового сотрудничества "Моллюс к , ночное животное , извлекает выгоду из то го , что светящиеся бактерии делают его нез аметным для хищников снизу ; свечение , напомина ющее лун ный свет , устраняет тень , кото рая иначе возникала бы , если бы лунные лучи освещали моллюска сверху . А бактерия извлекает выгоду из того , что моллюск п редоставляет питание и укрытие " [10, P.69]. Биохимию и генетику свечения V. fischeri исследовали поэтапно. Вначале удалось показать , что свечение культур V. fischeri , находящихся на ранней экспоненциальной стадии развития , может быть индуцировано культуральной жидкостью , отделённой от клеток V. fischeri во время стационарной фазы . Впоследствие была детально ох арактеризована генетическая с истема " luxI – luxR " [12, 69, 70], оказавшаяся типичной для большинства известн ых плотностно-зависимых систем грамотрицательных бактерий. Система включает 2 основных блока генов . Один из этих блоков— оперон luxICDABEG , чьи гены имеют следующие функции : · Ген luxI кодирует белок (LuxI, 193 аминокислоты ), который по всей вероятности функционирует как синт аза химического агента межклеточной коммуникации , чьё накопление в среде сигнализирует кле ткам V. fischeri о достижении пороговой плотности (кворума ) для биолюминесценции . Агент коммуникации синтезирует ся из S-аденозилметионина и 3-оксогексаноил-кофермен та А и представляет собой N-(3-оксогексаноил )-L-лактон гомосерина (3-ОГЛГ ). · Гены luxA и luxB кодируют , соответственно , субъеди ни цы a и b люциферазы (ферментного комплекса , ответственного за биолюминсценцию ). · Гены lux C,D, E кодируют редуктазу жи рных кислот (один из окисляемых субстратов в ходе люциферазной реакции , приводящей к испусканию кванта света ) · Ген lux G кодирует реду ктазу флавинмононуклетида (другой субстрат , также о кисляемый в люциферазной реакции ). Другой генный б лок включает ген lux R , чей белковый продукт LuxR (250 аминокислот ) св язывает фактор 3-ОГЛГ . Комплекс LuxR-3-ОГЛГ связывае тся с промоторным участком оперо на luxICDABEG и активирует е го транскрипцию . В отсутствие 3-ОГЛГ оперон luxICDABEG экспрессируется на низком "базовом " уровне . Белок LuxR в отс утствие 3-ОГЛГ функционирует как репрессор , в частности , гена luxR , кодирующего сам этот белок . По мере повышения концентрации клеток V. fischeri накапливающийся в среде 3-ОГЛГ начинает выступать как "аутоиндуктор ": наряду со структурными генами его комплекс с LuxR активирует и транскрипцию luxI , т.е . синтез самого 3-ОГЛ Г [10, 12, 70], активирующего в комплексе с Lux R тр аскрипцию оперона lux в новых и новыхклетках V. fischeri . Поэтому лавинообразно н арастает синтез всех компонентов люциферазной системы и начинается интенсивное свечение бактерий. По принципу описанной системы luxI-luxR организованы (с теми или иными мо дификациями ) кворум-зависимые регуляторные системы и у ряда других грам отрицательных бактерий ( таблица ). В роли диффундируюших химическ их факторов коммуникации также выступают ацил ированные лактоны гомосерина . Одна и та же бактерия может включать несколько плотностно -зависмых систем . Так , в последние годы пок азано , что рассмотренная выше светящаяся бактерия V. fischeri факт ически имеет и вторую плотностно-зависимую си стему регуляции биолюминисценции ainI-ainR со своим активатором транскрипции (AinR), связывающим диффузный фактор N-октаноил -L-лактон гомосерина [8]. Аналог ично , две кворум-зависимых систе мы с N-(3-оксибутаноил )-L-лактоном гомосерина и пока не идентифицированным соединением (условно названным AI-2) как диффузными агентами межклето чной коммуникации регулируют свечение у родст венной морской бактерии Vibrio harv eyi . Однако , наряду с актив атором транскрипции (LuxR), у V. harveyi есть также и репрессор (LuxO). Его инактивация достигается сочетанным действием д иффузных продуктов обоих систем : N-(3-оксибутаноил )-L-лактон гомосерина связывается белком LuxN, a AI-2 – б елками LuxP и LuxQ, которые представляют собо й гистидиновые киназы . Они инициируют работу каскада киназ , который и приводит к м одификации путём фосфорилирования репрессора LuxO и , таким образом , к активной работе системы биолюминесценции [79]. Бактерии род а Erwinia ( E. carotovora, E. chrysanthemii и др .) вызывают мягкую гниль картофе ля , хризантем и других растений . Они расще пляют растительные клеточные стенки с помощью пектиназ и целлюлаз . Образование этих фер ментов является важным фактором вирулентности Er winia и предс тавляет собой плотностно-зависимый процесс .[12, 70, 80]. Поэ тому при достаточно высокой плотности популяц ии бактерий синтез ферментов происходит столь интенсивно , что клетки растений разрушаются раньше , чем их иммунная система успевает прореаг ировать на внедрение патогена . У Erwinia функционируе т генная система expI-expR , аналог системы luxI-luxR у V. fischeri . Белок ExpI, частично гомологичный белку LuxI, необходим для синтеза диффузного фактора коммуникации – 3-ОГЛГ (как и у V. fischeri ). В с илу совпадения факторо в коммуникации у Erwinia и у V. fischeri , введение плазмиды , содержащей все гены lux V. fischeri , за вычетом luxI , обусловливает плотнос тно-зависимую люминесценцию у E. carotovora [80]. У E. carotovora , кроме expI-expR , имеется так же аналогичная генная система carI-carR. Система carI-carR ставит синтез антибиотика ка рбапенема , образуемого E. carotovora , в зависимость от плотности популяции . Активация синтеза антибиотика при высокой плотности популяции посредством системы carI-carR пред положительно облегчает E. carotovora уст ранение бактерий-конкурентов , которые стремятся ис пользовать продукты расщепления компонентов раст ительных клеток кворум-зависимыми экзоферментами E. carotovora [12, 70]. Помимо 3-ОГЛГ как фактора коммуникации в квор ум-зависимых системах , у бактерии E. chrysanthemii обнаружены и другие феромоны [80] (см . таблицу ). На примере этой бактерии п родемонстрировано , что плотностно-зависимые геннные системы в то же время находятся под контролем других регуляторных систем , в том числе зависимых от цАМФ (и связывающего цАМФ белка CRP [80]; т акая зависимость пока зана и для V. fischeri ). Кворум-зависимые системы , таким образом , оценива ют не только плотность популяции , но и другие параметры внешней среды через посре дничество соответствующих генных регуляторов. Патогенная для человека и животных бактерия Pseudomonas aeruginosa ("синегнойная палочка "), подобно E. carotovora , синтезирует необходимые для вирулентности факторы – токсин А , экзоферменты (эластазы LasA и LasB, щелочную протеазу ), гемолизины и поверхностно-активный рамнолипид.— при наличии бактериального кворума [70, 82]; имеются две генные системы : lasI-lasR и vsmI-vsmR . Примеры с V. fisheri, E. carotovora и P. aeruginosa дем онстрируют , что микробные клетке вступают во взаимодействие с макроорганизмом (растением или животным ) только в том случае , ес ли концентрация феромона сигнализирует о дост аточной плотности микробной популяции . Это вз аимодействие может быть паразитического или /и взаимовыгодного (мутуалистического ) типа . Дополнит ельные примеры представляют · Клубеньковые бактериир . Rhizob ium. Так , штаммы R. leguminosarum bv. viciae отвечают за формирование азотфиксирующих клубеньков в корневых системах бобовых растений . Соответству ющая кворум-зависимая генная система rhiI-rhiR обусловливает интен сивную экспрессию генов rhiABC при высокой п лотности п опуляции . Белковые продукты данных генов учас твуют во взаимодействии между бактериальным с имбионтом и клетками ризосферы , хотя их фу нкции до конца не выяснены . Интересно , что у родственного вида R. etli функционирует дополнительная генна я система raiI-raiR , участвующая в ограничении количества к лубеньков на корнях растения-хозяина (мутанты по этой системе формируют вдвое больше кл убеньков на корнях фасоли , чем дикий тип ) [83]. · Бактерия Agrobacterium tumefaciens , формирующая корончат ые галлы у м ногих видов бактерий . Галы представляют растительный аналог злокачеств енной опухоли и образуются в результате п ереноса онкогенных фрагментов ДНК от бактерии в ядро растительной клетки посредством Ti- плазмид . Некоторые из генов Ti-плазмид обусловли вают син т ез опинов , которые служат питательным субстратом для A. tumefaciens. Гомологичная luxI-luxR генная система traI-traR стимулирует распространение Ti-плазмид в бактериальной попул яции . Поскольку сама система traI-traR локализована на плазм иде , она , как и пла змиды "addiction modules" (см . в ыше подстраничную сноску 1), соответствует теории "эгоистичной ДНК " социобиолога Р . Докинза . Пл азмидная ДНК стремится распространиться в поп уляции бактерий и , как только имеется дост аточный "кворум ", побуждает несущие плаз м иду клетки конъюгировать с другими ба ктериальными клетками ! [13]. В то же время кон ъюгативный перенос Ti-плазмид зависит от опинов и , таким образом , возможен лишь в ситу ации успешного взаимодействия микробиоты и ма кроорганизма (растения , формирующего опин- проду цирующую опухоль ). В частности , транскрипция traR стимулируется фактором OccR, активируемым октопином (одним из оп инов ) [70]. Формирование клето к-швермеров , способствующее распространению бактериаль ной популяции по плотной среде и колониза ции различн ых экологических ниш (в том числе и тела макроорганизма ) регулируется у некоторых бактериальных видов системами типа luxI-luxR. Так , ген ная система swr ст имулирует движение клеток-швермеров по плотной среде у Serratia liquefaciens. Предполагается , что прод уктом плотностно-за висимых генов swr является внеклеточное поверхностно-активное вещество (аналог рамнолипида у Pseudomonas aeruginosa ), облегчающее швермерам передвижение по поверхности питательной среды [84]. Данные о плотностно-зависимых системах ти па l uxI-luxR и соответствующих феромонах обобщены в таблице . Как уже было отмечено , многие из таких систем важны для регул яции поведения симбиотической (паразитической ) мик рофлоры , с целью налаживания взаимодействия с макроорганизмом . Более того , коммуникация пос редством ацилированных лактонов гомосерина может иметь межви д овой характер . В частности , вырабатываемый Pseudomonas aeruginosa феромон N-(3-оксо )-додеканоил-лактон гом осерина воспринимается эпителиальными клетками ч еловека и индуцирует синтез интерлейкина -8, одн ого из факторов межклеточной коммуникации , уч аствующего в имунной защите у человека [8]. Некоторые системы с лактонами гомосерина в роли феромонов способствуют устранению микроорганизмов-конкурентов , синтезируя антибиотики , бактериоцины . Так , генная система phzI-phzR регулирует синтез против огрибковых антибиот иков у Pseudomonas aureofaciens [12]. Актиномицеты рода Streptomyces располагают плотностно- зависимыми системами , регулирующими синтез антиби отиков , развитие воздушного мицелия и спорооб разование . Феромонами в этой системе служат ( г- бутиролактоны го мосерин а [12]. Однако генетическая система от личается от luxI-luxR т ипа . г- Бутиролактоны гомосерина (А-фактор у S. griseus ) связываются не с активатором тр анскрипции , а с репрессором , теряющим активнос ть в результате этого взаимодействия [70]. В роли бактериоцина (ингибитора роста бактерий ) выступает один из образуемых бактериями р . Rhizobium лактонов г омосерина , а именно N-(3R-окси -7-цис-тетрадеканоил )-L- лактон гомосерина [83]. Соединения , напоминающие сигнальные агенты плотностно-зависимых систем прокариот , могу т вырабатываться эукариотическими клетками как конкурентами или антагонистами прокариотов . "Зн ая " об информационных функциях подобных химич еских веществ у прокариот , эукариоты , вероятно , создают своего рода "дезинформационные помех и ", "сбивая с толку " бак т ериальные клетки . Возможно , именно поэтому , например , г алогенированные фураноны – близкие аналоги а цилированных лактонов гомосерина – образуемые красной водорослью р . Delysea , представляют собой эффективные антими кробные агенты [85]. Необходимо отметить , ч то феромоны микроорганизмов и , в частности , ацилированные лактоны гомосерина , могут использоваться в ме жвидовых взаимодействиях не только в роли антибиотиков /бактериоцинов , но также и в специяической роли сигнальных агентов . Это возможно потому , что разли ч ные вид ы микроорганизмов нередко имеют идентичные ил и очень сходные по химической природе фер омоны [8]. В этой связи интересно , что , наприм ер , выделяемые P. а eruginosa внеклеточные вещества усиливают вирулентно сть факультативной патогенной бактерии Burkhol deria cepacium [8]. 2. Кворум-зависимые системы с пе птидными и белковыми феромонами . "Классической " пептидной кворум-зависимой системой можно счит ать систему , отвечающую за конъюгативный пере нос плазмид у Enterococcus faecalis и родственных бактериальных в идов [70, 86]. Подобно рассмотренным системам типа luxI-luxR , эта система стимулирует распространение в микробно й популяции признаков , важных для взаимодейст вия микроорганизма и животного-хозяина , а такж е для устранения микробных конкурентов . Так , переноси мая пептидной кворум-зависмой сист емой плазмида pAD1 отвечает за синтез гемолизино в , плазмида pCD1 – за образование бактериоцина , а плазмида pCF10 – за устойчивость E. faecalis к тетрациклину [86]. Каждый феромон (гекса - или октопептид ) индуцирует слипание (clumping) бактериальных клеток и их конъюгацию с переносом от донора к реципиенту определённой плазмиды . Например , октапептид cPD1 стимулирует конъюгативный перенос плазмиды pPD1. Плазмида кодирует феромонный рецепт ор , находящийся на белке-репрессоре со о тветствующего оперона . Так , плазмид a pPD1 несёт ген traA с ука занной функцией [86]. Феромон взаимодействует с р ецептором и выводит из строя репрессор , за пуская синтез соответствующего продукта . Плазмида pPD1 включает также ген traC , чей продукт представляе т собой феромон-связывающий белок , облегчающий проникнове ние пептида-феромона через клеточную стенку (э ффективность феромона в сферопластах не завис ит от экспрессии гена traC [82]). Феромоны интенсивно синтезируют т олько клетки , не несущие соответствующих плазмид . У клеток-доноров подавлен синтез феромона ; более того , плазмида кодирует и нгибирующий пептид . Продуктом плазмиды pPD1, например , является пептид iPD1, инактивирующий феромон cPD1 [69, 86]. У Bacillus subtilis спору ляция эффективно происходит при в ысокой плотности клеточной популяции или при до бавлении культуральной жидкости от подобной п опуляции . Процесс регулируется плотностно-зависимой системой с олигопептидным сигнальным агентом , кодируемым геном pfrA в форме неактивного предшественника (пе птида , состоящего из 41 аминокислоты ). При э кскреции из клетки у этого пептида , как у многих других сигнальных пептидов , отщепл яется N-концевая последовательность . Остающийся пеп тид (19 аминокислот ) в свою очередь подвергается воздействию внеклеточной пептидаз ы , в результате чего получается активный сигн альный пентапептид (РЕР 5 ) [87]. Выяснен механизм активации споруляции у B. subtilis посредством РЕР 5 . Он поглощае тся внутрь клетки с помощью пермеазы олиг опептидов и при достаточной концентрации инги бирует фосфат азу RapA, образуя с ней неак тивный комплекс . В отсутствии активной фосфат азы ключевые факторы споруляции Spo0F и Spo0A поддержи ваются в рабочем – фосфорилированном – состоянии . Интересно , что ген фосфатазы rapA ко-транскрибируется вмест е с геном pfrA – они образуют единый оперон . При низкой клеточной плотности образуемый после экскреции и процессинга PfrA пептид РЕР 5 поступает в клетку в низкой (подпороговой ) концентрации , и тогд а Spo0F и Spo0A дефосфорилируются посредством RapA – спо руляции не происходит . Достижение кворума означает формирование комплекса PfrA:PEP 5 и , соответственно , запуск программы споруляции [72, 86]. Высказаны сомнения , в том что пептид РЕР 5 действительн о служит феромоном в плотностно-зависимой сис теме , поскольку в культуральную жидкост ь попадают очень незначительные количества дан ного пептида . Не застревает ли он в кл еточной стенке и не играет ли в этом случае цикл экскреции предшественника , его процессинга и обратного поглощения активного пептида просто роль своебразного таймера д ля п р оцесса споруляции ? [87]. По нашем у мнению , низкая концентрация пептида в су пернатанте культуры может означать его преиму щественную локализацию во внеклеточном матриксе . Распространение химического агента по матри ксу вполне совместимо с его феромонной ро ль ю в масштабе бактериальной популя ции. Установлено , что плотностно-зависимые системы с пептидными феромонами регулируют компетент ность к генетической трансформации у B. subtilis и Streptococcus pneumoniae (где активируется трансформа ция генов устойчивости к антибиотикам о т других видов Streptococcus , вызывающих оральные инфекции ), а также вирулентность Staphylococcus aureus [72, 88]. Интересно , что как и системы типа luxI-luxR , пептидные п лотностно-зависимые системы регуляции во многих случаях функционируют у симбиотических /п аразитических микроорганизмов. Более того , макроорганизм также используе т пептидные сигнальные агенты , выступающие в роли внутриорганизменных регуляторов . Например , в ответ на внедрение бактерий рода Rhizobium растение-хозяин (горо х , соя и др .) образует пептид (около 10 аминокислот ), который модифицирует эффект гормо на ауксина на растительные клетки . А именн о , изменяется концентрационная зависимость стимул яции ауксином клеточных делений . В норме ( без этого пептида ) максимальная ситмуляция н аблюдается при ~5 мкМ ауксина , и эффект ослабляется при повышении концентрации ауксина . Однако в присутствии пептидного регулятора кривая концентрационной зависимости и меет плато вплоть до ~20 мкМ [89]. Белковый феро мон в плотностно-зависимой системе у од н оклеточной эукариоты – водоросли Volvox carteri – стимулируе т рост этого микроорганизма уже в концент рации около 10 -16 М [14]. По-видимому , широко распространённым явлением у микроорганизмов является аутоиндукция рост а , позволяющая преодолеть состояние глуб о кого покоя (dormancy) [9, 14, 16]. Так , культура Micrococcus luteus , голодавшая в течение 3-6 месяцев , претерпевает лишь немного клеточны х делений после пересева на богатую среду ; далее следует остановка роста . Однако , до бавление 20-30% супернатанта друго й культуры , д оросшей до ранней стационарной фазы на бо гатой среде , предотвращает остановку роста го лодавшей популяции M. luteus и обеспечивает ее нормальный рост [14, 22]. 3. Кворум-зависимые системы с фе ромонами аминной (аминокислотной ) природы . У ми ксоба ктерий Myxococcus xanthus, наряду с недиффундирующим фактором С (см . выше ), имеется диффузный фактор А , ответственный за кворум-зависимуюинициац июагрегации клеток с последующим формированием плодовых тел [90] (агрегация не происходит при плотности клеток н е менее 3 . 10 8 в мл ). Фактор А является смесью аминокислот [72, 90] и представляет собой продукт д ействия внеклеточных протеаз на поверхностные белки клеток [90]. Комбинация фактора А и д ефицита питательных веществ активирует двухкомпо нентную систему генов sasS — sasR , инициирующую агрегацию клеток и формирование плодовых тел [72]. Интересно , что входящие в состав фактора А кетогенные аминокислоты в дальнейшем утилизируются клетками через глиоксилатный шунт [72]. Рассмотренные выше плотностно-зависимые систе мы типа luxI-luxR фактически относятся к системам , базирующимся на производных аминокислоты , а именно гом осерина . Гомосерин не входит в состав белк ов . но служит универсальным для всех живых организмов интермедиатом в синтезе некоторых аминокислот . Мы рассмот рели ацилированны е лактоны гомосерина отдельно только потому , что эта система коммуникации является кл ассической. Макро - и микроструктура колоний E. coli формируется под вли янием образуемых ее клетками градиентов атрак танта - аспарагиновой кислоты [91]. Сл ожные орнаменты (концентрически е круги , гексагональные решетки и др .) форм ируются при наложении двух градиентов феромон а - 1)исходящего от центра колонии и 2) образу емого клетками на её периферии . Аспарагиновая кислота в то же время представляет с обой эво л юционно-консервативный сигнальны й агент , втом числе один из нейротрансмитт еров (веществ , передающих возбуждение от нейро на к нейрону ) у млекопитающих. В этой связи интересно , что другие нейротрансмиттеры , а именно биогенные амины , также эволюционно-консерв ативные сигнальные молекулы , содержатся у микроорганизмов и , бу дучи добавленными к их культурам , оказывают ростовые и структурные эффекты на микробны е колонии [18, 19, 92-95]. Так , серотонин (5-гидрокситриптамин ), нейротрансмиттер и гистогормон у высших о р ганизмов , в то же время предс тавляет интерес как возможный агент микробный коммуникации . Это предположение базируется н а данных о стимуляции агрегации клеток E. coli, Rhodospirillum rubrum и миксобакте рий рода Polyspondilum доб авленным серотонином [18]. В тех же концентр ациях (10 -7 — 10 -5 М ) серотонин стимули рует рост микроорганизмов [18, 95]. Другой нейротрансмиттер и гормон— норадренал ин , также ускоряет рост патогенных энтеробакт ерий . У патогенных штаммов он стимулирует синтез адгезина К 99 и Шига-подобных то к синов I и II [92]. Примечательно , что норадреналин не стимулирует рост непатогенных штаммов E. coli (неопубликованные данные авторов этой с татьи ). Всё это подкрепляет предположение Лайт а [92] об адаптивном характере ноадреналин-зависимой стимуляции роста бактерий . Патогенные э нтеробактерии используют защитную реакцию органи зма (интенсивный синтез норадреналина в ответ на стресс,вызванный инфекцией ) ради собственн ого блага . Микроорганизмы содержат многие дру гие нейротрансмиттеры и гормоны (гистогормоны ) вы с ших животных ( г- аминомасляная кислота , в- аланин , инсулин и др .) [92, 93], которые участвуют как во взаимодействиях между симбиотической /паразитической микробиотой и макроорганизмом , так , по-видимому , и в межклеточной коммуникации у микроорганизмов (подр обн ее см . наш обзор . [19]). Исследование роли эволюционно-консервативных аминов и аминокислот в межклеточной коммуника ции микроорганизмов и во взаимодействии микро биоты и животного организма – тема научн ой работы , проводимой коллективом автором в настоящее вр емя . Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с электродетекцией нами обнаружен серотонин у Bacillus cereus и Staphylococcus aureus [96] (ранее он детектирован Страховской с соавт . у Enterococcus faecalis [95]), нораденалин у всех исследованных б ацилл , Proteus vulgaris, Serratia marcescens, дрожжей , грибка Penicillum chrysogenum , а дофамин – у широкого кру га исследованных прокариот [96]. Представляет интерес также наличие у микроорганизмов белков , гомологичных рецепторам н ейромедиаторов . Так , пурп урная фототрофная бактерия Rhodobacter sphaeroides с одержит гомолог бензадипинового рецептора — одного из типов рецепторов к тормозному н ейромедиатору г- амин омасляной кислоте [97]. Известно , что митохондрии эукариотических клеток – симбиотические потомки п рокариот , а именно , той их подгру ппы , в состав которой входит и R. sphaeroides. Поэтому исследования б актериальных рецепторов к нейромедиаторам и в целом эффектов эволюционно-консервативных нейром едиаторов в микробных системах весьма актуаль ны для нейрохим ии мозга в связи с данными о рол и митохондрий мозговых нейронов в связывании нейромедиаторов . Mитохондрии нейронов содержат рецепторы к глутамату (NMDA-подтипа ) [98]. Если глут амат присутствует в высоких концентрациях , ег о связывание с этими митохондриальн ыми рецепторами ведёт к массивному поступлению ионов Са 2+ вну трь митохондрий , диссипации мембранного потенциал а , снижению внутриклеточной концентрации АТФ и в конечном счёте к апоптозу (см . выше ). Апоптоз нейронов мозга в связи с изб ыточными концентрациям и глутамата и други х нейромедиаторов , вероятно , происходит при та ких нейродегенеративных заболеваниях , как ишемиче ский инсульт , болезни Паркинсона , Альцгкймера и Хантингтона [98]. Необходимо указать на ещё один класс микробных сигнальных молекул , также пре дставляющих собой эволюционно-консервативные агенты – на олигосахарины. К данному классу веществ относя тся короткие цепочки из моносахаридных остатк ов , к которым могут быть прикреплены липид ные фрагменты . Пример представляет факторы Nod, в ырабатываемые клу беньковыми бактериями (р . Rhizobium , плотностно-зависима я система типа luxI-luxR рассмотрена выше ) в контексте обмена сигналами между ними и клетками бобового растения-хозяина . Выделяемые растением флавоноиды активируют транскрипцию бактериальных генов nod. Непосредственно акт ивируется ген nodD , чей продукт служит активатором других генов nod. Продукты этих генов (в частности NodС ) отвечают за син тез факторов Nod – ацилированных коротких хитин овых фрагментов (2-5 хитиновых мономеров в цепи ). Они вызывают множественные эффекты на корневые клетки , приводящие к их дедиффер енцировке , активному делению и формированию к лубеньков , содержащих клетки бактерий , превративши еся в азотфиксирующие бактероиды под воздейст вием сигналов растения [10, 99, 100]. В свете сов ременных данных , олигос ахарины и подобные им соединения образуются также высшими растениями и животными . Так , белок DG42, гомолог NodC Rhizobium, присутствует в эмбрионах лягушки Xenopus начиная со стади и средней бластулы и вплоть до стадии нейрулы . Белок DG42 также способен к си нтезу хитиновых олигосахаридов [101]. E. coli, Bacillus subtilis, дрожжи Candida utilis выделяют в ок ружающую среду ряд однотипных соединений,способст вующих адаптации микроорганизмов к разным стр ессовым условиям - смене среды роста, пов ышенной температуре,присутствию антибиотиков или N- этилмалеимида [102-104]: 1) "m -замедлина " (фактора Х II ), снижающего скорость роста бактерий и тем самым способствующего пре одолению стресса по принципу "снижая передачу у автомобиля , повышаешь его про ходимо сть "; 2) антилизина (фактора Х I) , ускоряющего адаптацию клеток к N-этилмалеимиду (не обнаружен у C. utilis ); 3) "фактора ускоренной адаптации к новой среде " (ФУАНС ) [102-104]. Подобно лактонам гомосерина , данные сигнальные вещества активны и на межви довом уровне – так , феромоны E. coli вызыв ают специфические эффекты у B. subtilis и C. utilis (например , "m -замедлин " E. coli оказывал рост-ингибирующее действие на растущие клетки B. subtilis) [104]. Мы рассмотрели ряд важнейших химических факторов комму никации между микробными клетками , но их перечень , конечно , остаётс я неполным . Более того , список микробных с игнальных агентов непрерывно пополняется в по следние годы , особенно в связи с изучением эволюционно-консервативных агентов межклеточной / межорганиз м енной коммуникации.Помимо расс мотренных биогенных аминов , к ним относятся также , например , активные формы кислорода (А ФК ), такие как О 2 - , Н 2 О 2 , ОН . и их производные . АФК , вероятно , выступают как водители ритма колебательных процессов , регулирующих активнос ть разли чных биосистем ; их воздействие может передава ться в виде резонансного возбуждения по м ежклеточному матриксу ; матрикс способен к ген ерации собственных АФК , хотя и с низкой эффективностью (В.Л . Воейков , неопубликованная ру копись ). Как производное АФ К рассматр ивают окись азота , нейромедиатор и эволюционн о-консервативный регулятор разнообразных процессов у про - и эукариот (ср . наш обзор [19]). Физические факторы межклеточной коммуникации у микроорганизмов . В литературе накапливаются данные о взаимовлиян ии м икробных колоний в ситуации , когда невозможен обмен химическими сигналами . Так , гибнущая под воздействием хлорамфеникола культура Vibrio costicola посы лает сигнал , стимулирующий рост другой культу ры , отделенной от неё слоем стекла [105]. В ряде случаев предполагается синергидное действие различных каналов межклеточной коммуник ации , а именно химических сигналов и физич еских полей ; это вытекает из опытов по влиянию одной бактериальной колонии на адг езивные свойства другой (Ю.А . Николаев , неопубли кованные данные ). Клетки Bacillus carbonifillus повышают свою резист ентность к антибиотикам и их рост стимули руется в ответ на сигналы , посылаемые друг ой микробной культурой (того же или иного вида бактерий ); опыт ставили так , что донор и реципиент сигналов культив ировали на двух половинах одной чашки Петри , разделенных сплошной стеклянной перегородкой [106, 107]. В качестве конкретных физических факторов гип отетически предлагаются : 1) электромагнитные волны [105] (по аналогии с эукариотическими клетками , гд е эффек т ы ультрафиолетовых лучей установлены – это митогенетический эффект А . Гурвича ); 2) ультразвук [106, 107]. Необходимо признать , что физические факто ры дистантной коммуникации микробных клеток и их роль в плотностно-зависимых процессах пока ещё находятся в с тадии "первонача льного накопления " эмпирических данных.Дальнейшие исследования в этом направлении могут дать результаты , выходящие за рамки чисто микроб иологических исследований , так как уже имеютс я аналогичные данные по культивируемым клетка м (в том числ е человека )[108, 109]. Данны е о физических (в частности , электромагнитных ) факторов межклеточных и – беря шире – межорганизменных – взаимодействиях могут послужить толчком к изменению современной парадигмы биологии в пользу более континуальн ого , резонансно г о , полевого видения биологических объектов . Сам одно - или даже многоклеточный организм при этом представляе тся как своего рода сгусток физических по лей (и добавим , учитывая предшествующий текст обзора , также , сгусток химических градиентов сигнальных агент о в ), без резких границ переходящий в обволакивающее этот о бъект поле . Своего рода материализацией обвол акивающего биологические индивиды поля выступает рассмотренный в тексте обзора межклеточный матрикс. Настоящая работа имеет и ещё один аспект . Рассмотренн ые в ней данные последних десятилетий показывают , что адекватно понять колониальную организацию и межклеточную коммуникацию микроорганизмов можно лишь в том случае , если учесть всю гамму не только внутривидовых , но и межвидовых эколо гических отношений . Ин а че , говоря биосоциальные микробные системы непременно "впаян ы " в более сложные экологические системы , во многих случаях включающие как микро -, т ак и макроорганизмы . Поэтому и агенты микр обной коммуникации в плотностно-зависимых система х часто функционирую т именно в связи с процессами , важными для налаживания отношений между микро - и макроорганизмами (с м . выше ). Если макроорганизм-хозяин – человек , то его симбиотическая / паразитическая микробиота п редставляет своеобразный "камертон ", чутко реагирую щий на сом атическое состояние , уровень стресса , даже настроение этого человека . Пос кольку состояние отдельного человека находится под влиянием его взаимоотношений с другими людьми в рамках социума , то микробные симбионты должны косвенно отзываться на со циально-псих о логический "климат " и пото му иметь определенное биосоциологическое и би ополитическое значение. Список литерату ры 1. Shapiro J.A. The significances of bacterial colony patterns // BioEssays. 1995. V. 17. N 7. P. 597-607. 2. Иерусалимский И.Д . Физиоло гия ра звития чистых бактериальных культур . Докторская диссертация . М . 1952. 3. Головлёв Е. Л. Философия бактериальной популя ции : научное наследие академика И.Д . Иерусалимс кого // Микробиология . 1999. В печати . 4. Олескин А. В . Надорганизменный уровень вза имодейс твия в микробных популяциях // Микро биология . 1993. Т .62. № 3. С .389-403. 5. Oleskin A.V. Social behaviour of microbial populations // J. Basic Microbiol. 1994. V.34. N 6. P.425-439. 6. Смирнов С.Г . Этология бактерий – новое направление в исследовании пр окариотов // Физико-химические исследования патогенных энтеробактерий в процессе культив ирования . Иваново . ИвГУ . 1985. С .5-10. 7. И.В . Ботвинко . Экзополисах ариды бактерий // Успехи микробиологии . 1985. Т .20. С .79-122. 8. Gray K.M. Intercellular communica tion and group behavior in bacteria // Trends Microbiol. 1997. V.5. N 5. P.184-188. 9. Kell D.G., Kaprelyants A.S., Grafen A. Pheromones, social behaviour and the functions of secondary metabolism in bacteria // Tree. 1995. V.10. P.126-129. 10. Losick R. , Kaiser D. Why and how bacteria communicate // Sci. Amer. 1997. February. P.68-73. 11. Shapiro J.A., Dworkin M. (eds.). Bacteria as multicellular organisms. Oxford. Oxford Univ. Press. 1997. 12. Salmond G.P.C., Bycroft B.W., Stewart C.S.A.B., Williams P. . The bacterial "enigma": cracking the code of cell-cell communication // Mol. Microbiol. 1995. V. 16. N 4. P.615-624. 13. Greenberg E.P, Winans S., Fuqua C. Quorum sensing by bacteria // Ann. Rev. Microbiol. 199 6. V.50. P . 727-751. 14. Kaprelyants A.S., Mukamolova G.V., Kormer S.S., Weichart D.H., Young M., Kell D.B. Intercellular signalling and the multiplication of prokaryotes // Microbial Signalling and Communication. Society for General Microbiology Symposium 57. /Ed. R. England, G. Hobbs, N. Bainton, D. McL. Roberts. Cambridge: Cambridge University Press. 1999. P.33-69. 15. Kaiser D., L osick R. How and why bacteria talk to each other // Cell. 1993. V.79. P.873-885. 16. Kaprelyants A.S., Kell D.B. Do bacteria need to communicate with each other for growth? // Trends Microbiol. 1996. V.4. P.237-241. 17. Уголев А.М .. Естественные технолог ии биологических систем . Л . Н аука . 1987. 18. Олескин А.В ., Кировская Т.А ., Ботвинко И.В ., Лысак Л.В. Действие серотонина (5-окситриптамина ) на рост и дифференциацию микроорганизмов // Микробиология . 1998. Т .67. № 3. С .305-312. 19. Олескин А.В ., Ботвинко И.В ., Кировская Т.А. Микробная эндокринология и биополитика // Вестн . Моск . Ун-та . Сер . Биология . 1998. № 4. С .3-10. 20. Олескин А.В. Политический потенциал современ ной биологии // Вестн . Росс . Акад . Наук . 1999. № 1. С .35-41. 21. Кузнецов О. Ю. Структурно -функциональная организация колонии Shigella flexneri Rd // Электронная микроскопия для исследо вания функциональных изменений структуры клетки при различных воздействиях . М . 1988. С .89-92. 22. Votyakova T.V., Kaprelyants A.S., Kell D.B. Influence of viabl e cells on the resuscitation of dormant cells in Micrococcus luteus cultures held in extended stationary phase. The population effect // Appl. Environ. Microbiol. 1994. V.60. P.3284-3291. 23. Kaprelyants A.S., Kell D.B. Rapid assessment of bacterial viabi lity and vitality using rhodamine 123 and flow cytometry // J. Appl. Microbiol. 1992. V.72. P.410-422. 24. Вотякова Т. В ., Мукамолова Г.В ., Штейн-Марголина В.А ., Попов В.И ., Дэви Х.М ., Келл Д.Б ., Капрельянц А.С . Исследование гетерогенности культуры Microco ccus luteus , пребывающей длительное время в стацион арной фазе . Разделение и характеристика субпо пуляций // Микробиология . 1998. Т .67. № 1. С .85-92. 25. Shapiro J.A. Pattern and control in bacterial colonies // Sci. Progr. 1994. V.76. P.399-424. 26. Legro ux R. , Magrou J. Etat organise des colonies bacteriennes // Ann. Inst. Pasteur. 1920. V.34. P.417-431. 27. Costerton J.W. Microbial interactions in biofilms // Beijerinck Centennial. Microbial Physiology and Gene Regulation: Emerging Principles and Applic ations. Book of Abstracts /Ed. W.A. Scheffers, J.P. van Dijken. Delft. Delft. Univ. Press. 1995. P.20-21. 28. Дуда В.И ., Выпов М.Г ., Сорокин В.В ., Митюшина Л.Л ., Лебединский А.В . Образование бактериями экстрацеллюлярных структур , содержащих гемопротеины / / Микробиология . 1995. Т .64. № 1. С .69-73. 29. Дуда В.И ., Дмитриев В.В ., Сузина Н.Е ., Шорохова А.П ., Ми шина Г.В. Ультраструктурная орган изация газовых баллонов и поверхностных плено к в колониях у грамотрицательной бактерии Alcaligenes sp., штамм d 2 // Мик робиоло гия . 1996. Т . 65. № 2. С .222-227. 30. . Дуда В.И ., Ильченко А.П ., Дмитриев В.В ., Шорохова А.П ., Су зина Н.Е . Выделение и характеристика гемофлаво протеина из грамотрицательной бактерии Alcaligenes sp., штамм d 2 // Ми кробиология . 1998. Т .67. № 1. С .12- 18. 31. Мартынкина Л.П ., Милько Е.С. Ультраструктурн ые особенности диссоциантов Rhodococcus rubropertinctus и Streptococcus lactis // Микробиология . 1991. Т . 60. № 2. С .334-338. 32. Могильная О.А ., Милько Е.С ., Медведева С.Е. Сравнительное электронно-мик роскопическое изучение колонии и клеток диссоциантов р одококка // Прикл . Биохим . Микробиол . 1994. Т .30. № 6. С .877-882. 33. Будрене Е.О. Образование пространственно упо рядоченных структур в колониях подвижных бакт ерий на агаре // Докл . АН СССР . 1985. Т .283. № 2. С .470-473. 34. Шапиро Дж.А. Бактерии как многоклеточные организмы //В мире науки . 1988. № 8. С .46-54. 35. Shapiro J.A., Trubatch D. Sequential events in bacterial colony morphogenesis // Physica D. 1991. V.49. N 1-2. P.214-223. 36. Shapiro J. A. Differential action and differential expression of DNA polymerase I during Escherichia coli colony development // J. Bacteriol. 1992. V.174. N.22. P. 7262-7272. 37. Harshey R.M. Bees aren ’ t the only ones: swarming in Gram-negative bacteria // Mol. Micr obiol. 1994. V.16. N. 3. P.389-394. 38. Rauprich O. , Matsushita M., Weijer C.J., Siegert F., Esipor S.E., Shapiro J.A. Periodic phenomena in Proteus mirabilis swarm colony development.// J. Bacteriol. 1996. V.178. N.22. P.6525-6538. 39. Eberl L., Winson M.K., Sternberg C., Stewart G.S.A.B., Christiansen G., Chabra S.R., Bycroft B.W., Williams P., Molin S., Givskov M. Involvement of N-acyl-L-homoserine lactone autoinducers in control of multicellular behavior of Serratia liquefaciens // Mol. Microbiol. 199 6. V.20. P.127-136. 40. Stahl S.J., Stewart K.R., Williams F.D. Extracellular slime associated with Proteus mirabilis during swarming // J. Bacteriol. 1983. V.154. P.930-937. 41. Gygi D. , Rahmen M.M., Lai H.-C., Carlson R., Guard-Petter J., Hughes C. A c ell surface polysaccharide that facilitates rapid population migration by differentiated swarm cells of Proteus mirabilis // Mol. Microbiol. 1995. V.17. P.1167-1175. 42. Matsuyama T. , Kaneda K., Nakagawa Y., Isa K., Hara-Hotta H., Yano I. A novel extracellular cyclic lipopeptide which promotes flagellum-dependent and – independent spreading growth of Serratia marcescens // J. Bacteriol. 1992. V.174. P. 1769-1776. 43. Бабский В.Г . Явление с амоорганизации у бактерий на клеточном и популяцион ном уровнях // Нелинейные волны . Д инамика и эволюция . 1989. С .299-303. 44. Розен В.Б. Основы эндокринологии . М . Изд- во МГУ . 1994. 45. Сафронова И.Ю ., Ботвинко И.В. Межклеточный матрикс Bacillus subtilis 271: полимерный состав и функции // Микробиология . 1998. Т .67. № 1. С .55-60. 46. Павлова И.Б ., Куликовский А.В ., Ботвинко И.В ., Джентемирова К.М ., Дроздова Т.И. Электронно-мик роскопическое исследование развития бактерий в колониях . Морфология колоний бактерий // Журн . Микробиол . Эпидемиол . Иммунобиол . 199 0. № 12. С .15-20. 47. Павлова И.Б ., Куликовский А.В ., Ботвинко И.В ., Джентемирова К.М ., Дроздов а Т.И . Электронно-микроскопическое исследование раз вития бактерий в колониях . Гетероморфный рост бактерий в процессе естественного развития популяции // Журн . М икробиол . Эпидемиол . Иммунобиол . 1990. № 12. С .12-15. 48. Феофилова Е.П. Трегалоза , стресс и анаби оз // Микробиология .1992. Т .61. № 5. С .739-753. 49. Новик Г.И ., Высоцкий В.В. Архитектоника по пуляций бифидобактерий : субмикроскопический аспект когезии кле ток Bifidobacterium adolescentis и Bifidobacterium bifidum // Микробиология . 1995. Т . 64. № 2. С .222-227. 50. Raff M. Cell suicide for beginners // Nature. 1998. V.396. P.119-122. 51. Green D.R. Apoptotic pathways: the roads to ruin // Cell. 1998. V.94. P.695-698. 52. Devreotes P. Dictyostellium discoideum : a model system for cell-cell interactions in development // Science. 1989. V.245. P.1054-1058. 53. Mutzel R . Introduction. Molecular biology, growth and development of the cellular slime mold Dictyos tellium discoideum // Experientia. 1995. V.51. N 12. P.1103-1110. 54. Yarmolinsky M.B. Programmed cell death in bacterial populations // Science. 1995. V. 267. P.836-837. 55. Акайзин Е . О ., Воскун С.Е ., П анова Л.А ., Смирнов С.Г . Гетерогенность популяци и Escherichia coli в процессе индуцированного автолиза // Микробиология . 1990. Т .59. С .283-288. 56. Aizenman E . , Engelberg-Kulka H., Glaser G. An Escherichia coli chromosomal "addiction module" regulated by 3 ’ ,5 ’ -bispyrophosphate: a model for programmed bac terial cell death // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V.93. P.6059-6063. 57. Nystrц m T. To be or not to be: the ultimate decision of the growth-arrested bacterial cell // FEMS Microbiol. Rev. 1998. V.21. P.283-290. 58. Lipkin R. Bacterial chatter. How p atterns reveal clues about bacteria ’ s chemical communication // Sci. News. 1995. V.147. P.136-141. 59. Паников Н.С ., Добровольска я Т.Г ., Лысак Л.В . Экология коринеподобных ба ктерий // Усп . Микробиол . 1989. Т .23. С .51-91. 60. Паников Н.С ., Симаков Ю.В. Вл ияние микроартропод на скорость разложения растительно го опада // Экология . 1986. № 4. С .350-352. 61. Паников Н.С . Кинетика роста микроорганизмов . М .: Наука . 1991. 311 с . 62. Hamilton W.D. The genetical evolution of social behaviour // J. Theor. Biol. 19 64. V.7. P.1-52. 63. Shub A.B. Bacterial altruism? // Curr. Biol. 1994. V. 4. N 6. P.555-556. 64. Yu Y. - T.N., Snyder L. Transcription elongation factor Tu cleaved by a phage exclusion system // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. V.91. P.802-806. 65. Parm a D.H., Snyder M., Sobolevski S., Nawroz M., Brody E., Gold I. The Rex system of bacteriophage: tolerance and altruistic cell death // Genes Dev. 1992. V.6. P.497-510. 66. Медников Б. М.. Истоки альтруизма // Человек . 1995. № 6. С .26-36. 67. Дуда В.И ., Пр онин С.В ., Эль-Регистан Г.И ., Капрельянц А.С ., Митюшин Л.Л. Образование покоящихся рефрактильных клеток у Bacillus cereus под влиянием ауторегуляторного фактора // Микробиология . 1982. Т .51. № 1. С .77-81. 68. Светличный В.А ., Эль-Регистан Г.И ., Романова А .К ., Ду да В.И . Характеристики ауторегуляторного фактора d 2 , вызывающего автолиз клеток Pseudomonas carboxydoflava и Bacillus cereus // Микробиология . 1983. Т .52. № 1. С .33-38. 69. Хохлов А.С. Низкомолекулярные микробные аут орегуляторы . М . Наука . 1988. 70. Fuqua W.C., Winans S.C., Greenberg E.P. Quorum sensing in bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators // J. Bacteriol. 1994. V.176. N. 2. P.269-275. 71. Brandner J.P., Kroos L. Identification of the W 4400 regu latory region, a developmental promoter of Myxococcus xanthus // J. Bacteriol. 1998. V.180. N 8. P.1995-2002. 72. Mamson M.D., Armitage J.D., Hoch J.A., Macnab R.M. Bacterial locomotion and signal transduction // J. Bacteriol. 1998. V.180. N 5. P.1009-102 2. 73. Will D., Wu S.S., Kaiser D. Contact stimulation of Tgl1 and type IV pili in Myxococcus xanthus // J. Bacteriol. 1998. V.180. N 3. P.759-761. 74. Bowden M.G., Kaplan H.B. The Myxococcus xanthus lipopolysaccharide O-antigen is required for social mo tility and multicellular development // Mol. Microbiol. 1998. V.30. N 2. P.275-284. 75. Павлова И.Б . Морфология колоний бактерий в процессе развития в среде обитания (электронно-микроскопическое исследова ние ) Тезисы докладов конференции Московской г осудар ственной академии ветеринарии , медицины и бактериологии им . К.И . Скрябина . М .: МГ АВМиБ . 1993. Т .3.
© Рефератбанк, 2002 - 2018