Хемочувствительность у E.coli, введение
У большинства жгутиконосных бактерий жгутиков больше одного, у E.coli их 5 - 10. Когда все они вращаются против часовой стрелки, бактерия плавно движется вперед. Дело, однако, обстоит совершенно иначе, когда жгутики вращаются по часовой. В этом случае, вследствие спиральной структуры жгутика, они вытягиваются, и это приводит к беспорядочному кувырканию ( рис. 10.2 ).
Если проследить за плаванием бактериальной клетки под микроскопом, то будет видно, то этот процесс состоит из серии плавных движений (длительностью в несколько секунд), перемежающихся короткими эпизодами (ок. 0,1 с) хаотических. Когда клетка завершает беспорядочное кувыркание, она возобновляет плавное движение, но в совершенно случайном направлении. Однако, если поместить клетку в градиент химического аттрактанта , то оказывается, что при движении в направлении к нему хаотическое движение случается много реже, чем когда бактерия движется в любом другом направлении. В результате, бактерия движется к аттрактанту. Этот феномен представляет собой ценную основу при исследования общих проблем хеморецепции. Жгутики бактерии можно прикрепить к стеклу и наблюдать за их вращением при внесении различных химических веществ. Генетика E.coli изучена очень хорошо, поэтому и сенсорные системы могут изучаться и в этом аспекте. Показано, что детектирование молекул аттрактанта (или репеллента) осуществляется трансмембранными белками . Существует два таких механизма. Молекула аттрактанта может взаимодействовать со связывающим белком (СБ) , иногда ошибочно называемым рецепторной молекулой, в периплазматическом пространстве, вызывая в последнем конформационные изменения, которые делают возможным его взаимодействие с тем или иным трансмембранным белком. Это относится к аттрактантам - сахарам и пептидам. Выделены галактоза-связывающий белок (ГСБ) , рибоза-связывающий белок (РСБ) , мальтоза-связывающий белок (МСБ) и дипептид-связывающий белок (ДСБ) .
В случае же аминокислот, аттрактант взаимодействует непосредственно с трансмембранным белком. Трансмембранные белки способны влиять на вращение жгутиков, т.е. распознавать молекулы аттрактанта и передавать их сигнал. Чтобы отличить эти белки от связывающих в периплазматическом пространстве, их именуют рецепторно-передающими (Р-П) белками . Эта система имеет еще одно очень важное свойство - сенсорную адаптацию, что вообще характерно для всех сенсорных систем. В случае E.coli показано, что помещение бактерии в среду с аттрактантом подавляет хаотические движения, однако, они восстанавливаются в течение нескольких минут и возвращаются к обычной частоте. Эта адаптация касается специфической молекулы аттрактанта, поскольку добавление другого аттрактанта снова подавляет хаотические движения. Биологическое значение такой адаптации и десенситизации очевидно.
