Różnica między wykrywaniem kworum a hartowaniem kworum

The kluczowa różnica między wykrywaniem kworum a hartowaniem kworum jest to wykrywanie kworum jest mechanizmem regulacji ekspresji genów wykorzystywanym przez bakterie do komunikowania się ze sobą i wykrywania gęstości populacji komórek, podczas gdy wygaszanie kworum jest mechanizmem bakterii, który działa przeciwko wykrywaniu kworum i zatrzymuje ekspresję genu wirulencji.

Bakterie wykorzystują różne mechanizmy komunikowania się ze sobą. Te mechanizmy komunikacji pomagają im wyczuć gęstość zaludnienia i regulować wiele procesów fizjologicznych. Wykrywanie kworum jest jednym z takich mechanizmów intensywnie wykorzystywanych przez bakterie. Wykrywanie kworum nie tylko ułatwia komunikację i wykrywanie gęstości populacji, ale także odgrywa dużą rolę w utrzymaniu patogeniczności bakterii w stosunku do innych żywicieli, takich jak ludzie. Jednak mechanizmy wykrywania kworum są problematyczne w kontrolowaniu infekcji bakteryjnych. Jako rozwiązanie można zastosować hartowanie kworowe. Quorum quenum zakłóca wykrywanie kworum bakterii i wyłącza ekspresję genów chorobotwórczych.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest wykrywanie kworum 
3. Co to jest hartowanie kworum
4. Podobieństwa między wykrywaniem kworum a hartowaniem kworum
5. Porównanie obok siebie - Wykrywanie kworum a tłumienie kworum w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie

Co to jest wykrywanie kworum?

Wykrywanie kworum jest mechanizmem regulacji genów stosowanym przez bakterie. Wykorzystują ten mechanizm do komunikowania się z komórkami bakteryjnymi i wykrywania własnej gęstości populacji. Wytwarzają i wydzielają małe cząsteczki zwane autoinduktorami, aby wyczuć gęstość zaludnienia. Za pomocą tej metody regulują ekspresję genów wirulencji. Ponadto, autoinducery to małe dyfuzyjne cząsteczki sygnalizacyjne, głównie laktony N-acylo-homoserynowe (AHL). Wyzwalają ekspresję genów wirulencji.

Rysunek 01: Wykrywanie kworum

Wykrywanie kworum jest ważne dla wielu fizjologicznych działań bakterii. Cząsteczki wykrywające kwor indukują procesy takie jak symbioza, wirulencja, kompetencje, koniugacja, produkcja antybiotyków, ruchliwość, sporulacja, wiązanie azotu i tworzenie biofilmu itp..

Ponadto wykrywanie kworum jest powszechne zarówno u bakterii Gram-ujemnych, jak i Gram-dodatnich. Wydzielają jednak różne cząsteczki jako autoinducery. Bakterie Gram-ujemne pośredniczą w wykrywaniu kworum poprzez acylowane laktony homoseryny, podczas gdy bakterie Gram-dodatnie pośredniczą w przetwarzaniu oligo-peptydów.

Co to jest hartowanie kworum?

Gaszenie kworum jest naturalnym mechanizmem bakterii, który działa przeciwko mechanizmowi wykrywania kworum bakterii. Kiedy wykrywanie kworum pomaga bakteriom w ekspresji genów wirulencji, tłumienie kworum hamuje je. Zatem tłumienie kworum jest mechanizmem, który wyłącza ekspresję genów wirulencji u bakterii chorobotwórczych. Podczas hartowania kworowego bakterie wytwarzają enzymy i inhibitory chemiczne w celu degradacji cząsteczek wykrywających kworum. Po degradacji autoinduktorów bakterie tracą zdolność wykrywania kworum. W związku z tym wygaszanie kworsu zaburza zdolność patogenu do wyczuwania jego gęstości komórkowej i wyłącza lub zmniejsza zdolność wyzwalania zjadliwej ekspresji.

Rysunek 02: Hartowanie kworum

Quorum quenum zatrzymuje wykrywanie kworum kilkoma metodami. Inaktywuje enzymy sygnałowe lub wprowadza cząsteczki, które naśladują cząsteczki sygnałowe i blokują ich receptory. Ponadto enzymy gaszące degradują cząsteczki sygnałowe lub modyfikują kworum.

Ponieważ wygaszanie kworum jest naturalnym mechanizmem, można je opracować jako podejście zapobiegające chorobom mikrobiologicznym. Komunikacja bakteryjna jest ważnym aspektem infekcji bakteryjnych. Stąd hartowanie kworum będzie obiecującym rozwiązaniem zakłócającym komunikację bakteryjną, a tym samym zapobiegającym chorobom bakteryjnym. Zatem tłumienie kworum można po prostu zdefiniować jako formę przeciwwirulencji.

Jakie są podobieństwa między wykrywaniem kworum a hartowaniem kworum?

• Oba te mechanizmy są widoczne głównie u bakterii.
• Są to także naturalne mechanizmy występujące u bakterii.
• Ponadto oba procesy wytwarzają enzymy, chemikalia itp. W celu pośredniczenia w procesach.

Jaka jest różnica między wykrywaniem kworum a hartowaniem kworum?

Wykrywanie kworum to proces, za pomocą którego bakterie komunikują się ze sobą i wykrywają gęstość populacji. Natomiast hartowanie kworum jest procesem stosowanym przez bakterie do zakłócania wykrywania kworum. Jest to więc kluczowa różnica między wykrywaniem kworum a hartowaniem kworum.

Co więcej, kolejna znacząca różnica między wykrywaniem kworum a gaszeniem kworowym polega na tym, że bakterie wydzielają autoindukery lub sygnały wykrywające kworowe podczas wykrywania kworowego, podczas gdy bakterie wytwarzają enzymy i inhibitory kworowe podczas gaszenia kworowego.

Poniższa infografika zawiera więcej porównań dotyczących różnicy między wykrywaniem kworum a hartowaniem kworum.

Podsumowanie - wykrywanie kworum a tłumienie kworum

Wykrywanie kworum i hartowanie kworum to dwa naturalne mechanizmy zachodzące w bakteriach. Wykrywanie kworum ułatwia komunikację między bakteriami i wykrywanie ich gęstości populacji. Występuje poprzez małe cząsteczki zwane autoinduktorami. Jest to ważny proces dla bakterii, ponieważ pomaga w symbiozie, wirulencji, kompetencjach, koniugacji, produkcji antybiotyków, ruchliwości, sporulacji, wiązaniu azotu i tworzeniu biofilmu itp. Tymczasem wygaszanie kworum działa przeciw wykrywaniu kworum. Zakłóca wykrywanie kworum i wyłącza ekspresję genów wirulencji. Jest to zatem mechanizm przeciwwirusowy. Jest to więc podsumowanie różnicy między wykrywaniem kworum a hartowaniem kworum.

Odniesienie:

1. Miller, M B i B L Bassler. „Wykrywanie kworum w bakteriach”. Roczny przegląd mikrobiologii, U.S. National Library of Medicine, 2001, dostępny tutaj.
2. Chen, Fang i in. „Enzymy gaszące kworum i ich zastosowanie w degradacji molekuł sygnałowych do blokowania infekcji zależnej od wykrywania kworum”. International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 26 sierpnia 2013, dostępny tutaj.
3. Catherine i in. „Quorum Quenching: Role in Nature and Applied Developments”. OUP Academic, Oxford University Press, 1 października 2015, dostępny tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Quenum quenum” Autor: BQUB13 Cizquierdo - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia
2. „Wykrywanie kworum komórki Gram ujemnej” Autor Gluckma2 - praca własna (CC BY-SA 4.0) za pośrednictwem Commons Wikimedia