Межклеточные взаимодействия прокариот: регуляция взаимодействий
Прокариоты синтезируют вещества, регулирующие не только внутриклеточный метаболизм, но и межклеточные взаимодействия. Особенностями этих веществ, называемых ауторегуляторами , являются выделение их в окружающую среду, проявление биологической активности в очень низкой концентрации [10 в степени (минус 9 - минус 12) М] и воздействие не на организмы иного вида, а на другие особи (клетки) того же вида. Эти вещества выделяются клетками прокариот в обычных условиях культивирования и обнаруживают строгую видо- или родоспецифичность.
Как правило, реакция, вызываемая ауторегулятором, связана с жизненным циклом прокариот. Так, стадия формирования плодовых тел в жизненном цикле миксобактерий ( рис. 21 ) индуцируется ауторегулятором, веществом липидной природы, выделяемым вегетативными клетками. Клетки Myxococcus xanthus выделяют вещества, вызывающие споруляцию этого вида при их концентрации в среде порядка 10 в степени минус 10 М. У Streptococcus faecalis установлен половой процесс. В клетках-реципиентах синтезируются специфические ауторегуляторы ( половые регуляторы, или феромоны ), под воздействием которых клетки- доноры приобретают способность прилипать к реципиенту. В результате повышается вероятность образования пары донор-реципиент.
Vibrio fischeri - обычный светящийся симбионт рыб семейства Monocentudae . Синтезируемый им ауторегулятор стимулирует образование нескольких компонентов системы свечения. Эффект обнаруживается при концентрации ауторегулятора 10 нМ, что соответствует примерно 1-2 молекулам этого соединения на бактериальную клетку. Оптимальная концентрация порядка 200 нМ (приблизительно 40 молекул ауторегулятора на клетку).
Несколько видов ауторегуляторов, контролирующих синтез антибиотика и спорообразование, обнаружено у актиномицета Streptomyces griseus . Необычное циклическое соединение, индуцирующее образование спор, идентифицировано в клеточных выделениях цианобактерии Cylindrospermum licheniforme .
Таким образом, прокариотные организмы синтезируют химические вещества-сигналы, регулирующие различные процессы, связанные с межклеточными взаимодействиями в популяции одного вида или даже штамма. Место действия ауторегуляторов - клеточные ферменты. Примечательно, что большинство изученных регуляторов - вещества липидной природы. Это позволяет им легко диффундировать через клеточные мембраны без помощи специальных транспортных систем. Феромоны S.faecalis - пептиды, содержащие 8 аминокислотных остатков, единственная гидрофильная аминокислота, входящая в состав этих пептидов, - серин. Гидрофобный характер пептидных феромонов S. faecalis также указывает на возможный неспецифический механизм их переноса через клеточные мембраны.
Выявление нового класса веществ - регуляторов жизнедеятельности прокариот на межклеточном уровне - интересно тем, что позволяет рассматривать эти организмы не просто как популяцию разрозненных клеток, но указывает на существование более высокого уровня их организации.
