Статья «Регуляция фазовых вариаций образования пилей I типа у Escherichia coli: роль микробных ауторегуляторов - алкилоксибензолов, "Микробиология"»

Образование у Escherichia coli пилей I типа, ассоциированных с вирулентностью, можно рассматривать как одну из наиболее удачных моделей для изучения механизмов регуляции гетерогенности в популяциях генетически однородных клеток микроорганизмов. В настоящем исследовании была выявлена роль плотностных межклеточных регуляторов - алкилоксибензолов (гомолога С12-АОБ) в контроле фазовых вариаций образования пилей I типа (фимбриогенезе) у генетически сконструированного модельного штамма E. rnli dsp250, содержащего гибридный оперон fimA-lacZ. В этом опероне генfimA кодирует основную субъединицу белка пилей, при экспрессии которого синтезируется фермент Р-галактозидаза, маркирующий клетки, продуцирующие пили, в синий цвет на среде с субстратом Х-gal. Экспрессия fimA зависит от инверсии расположенного перед ним /imS-участка (инверсия: on - образование пилей, off - без пилей). Установлено, что повышение концентрации С12-АОБ (5 х 1о-2 х 10 М) в экспоненциальной культуре штамма dsp250 дозозависимо индуцирует переход клеток доминантного (до 98-99%) фенотипа, дающих на плотной среде си-не(центр)-белые(края) колонии, в метастабильное состояние (до 60%) с переходом к альтернативным фенотипам клеток без пилей (до 44%) и пилеобразующих (до 11%). Влияние С12-АОБ на off-переключение к авирулентному фенотипу сохранялось при разных условиях роста штамма dsp250. Добавление в среду LB глюкозы (5, 10 мг/мл) приводило к катаболитной репрессии через регуляцию комплексом цАМФ-CNR и ожидаемо индуцировало пилеобразование у 49 и 75% клеток соответственно. Внесение на этом фоне С12-АОБ дозозависимо снижало число пилеобразующих клеток до 33-61% при увеличении числа клеток без пилей до 32-61%. Однако избыток глюкозы (2.5, 5, 10 мг/мл) в обедненной среде LB/2 полностью репрессировал пилеобразование, тогда как С12-АОБ, по-прежнему, индуцировал off-инверсию к фенотипу без пилей (до 30%). Это позволяет заключить, что С12-АОБ не вовлечен в путь регуляции фимбриогенеза через цАМФ. Механизм действия С12-АОБ, обладающего функциями внеклеточного алармона (активация rpoS регулона и SOS ответа была показана нами ранее; Голод и соавт., 2009), по-видимому, заключается в трансдукции сигнала о стрессовой ситуации в клетке, что индуцирует синтез глобальных регуляторов RpoS, H-NS и внутриклеточного алармона (p) ppGpp, обусловливающих переключение on ^ off инверсии и размножение клеток без пилей.