Střídání přisedlé a volné (plovoucí) formy života u prokaryot

                                       Caulobacter crescentus

                                        Sphaerotilus natans

                                              biofilmy

                                              Biofilm





•      Vznik biofilmu – přizpůsobení přisedlému způsobu života:

Mechanismy adheze:  adhesiny, fimbrie – curli, glykokalyx

Reverzibilní – van der Waalsovy síly – slabé vazby buňka-povrch

Irreverzibilní – chemická vazba (kovalentní, vodíková)

                        - přítomnost extracelulárních polymerů

Změna fenotypu - ustává syntéza bičíků, mukózní látky

Ps. aeruginosa – alginát



•      Spouštěcí podněty:

Osmotický tlak

Snížený obsah kyslíku

Rostoucí hustota poulace - quorum sensing – malé mlk.

- pro maturaci biofilmu a virulenci

  např: acyl-homoserin lakton (G-), malé peptidy (G+)







                     Quorum – sensing - regulace luminiscence u Vibrio fischeri

                                          Quorum - sensing

•      Soustava malých organických molekul, které jsou buňkou tvořeny v závislosti na koncentraci
jich samotných v prostředí

•      Buňka tak reaguje na hustotu populace

•      Kaskáda reakcí po vazbě na receptor spouští syntézu sekundárních metabolitů a komunikaci v
rámci

    bakt. společenstva

•      Vnitrodruhová

organizace komunity

                                           P. aeruginosa:
                                       acyl-homoserin lakton
                                  (LasI/LasR and RhlI/RhlR) systém

•      Monitorování hustoty populace

•      Specifické receptory a syntetázy (Lux I)

•      Různé LuxI produkují různé formy ASHL

•      Liší se v R1 a R2 pozicích postr. Řetězce

•      Koncentrace ASHL v buňce dána koncentrací těchto molekul v prostředí

•      Význam pro ekologii buněk ale i virulenci



•      Ekonomika buňky: produkce extracelulárních signálů až nad určitou hustotou populace



•      Načasování rozmístění faktorů virulence v hostiteli je kritický bod – patogen se může
hromadit bez vykazování faktorů virulence



•      Více než 4% z téměř 6 000 genů P. aeruginosa jsou regulována pomocí quorum - sensing







•      Žluté diamanty v kruhu: LuxR homology aktivované HSL signálem – difuze do a ven z b.

•      Šipky: qsc genes.

•      Substrát pro HSL syntázu je acetylovaný acyl-karyl protein (Acyl-ACP) a S-adenosylmethionine
(SAM).



•      Nízká hustota populace produkuje určitou kvantitu ASHL molekul

•      Různé transkripční faktory gsc genů jednotlivých cyklů aktivovány různými formami ASHL po
dosažení jejich urč.koncentrace

•      Kaskáda reakcí pro spuštění produkce sekundárních metabolitů: HCN, pyocyanin



•      Acyl-homoserin lakton (G- bakterie)



•     Zvýšení uvolňování

buněk ze zralého

biofilmu



•    Zásah při terapii biofilmů:



                                      Studium mutací genů gsc:

            = Studium narušení formování biofilmů – ty pak přístupnější ATB a dezinfekci



•     Hydrodynamické síly

•     Turbulentní proudění



•      Zvláštnosti biofilmu

Přenos genů mezi buňkami až 1 000x větší

Vyšší rezistence k ATB a dezinfekci (H202, chlor)

   - omezená difúze

   - sorpce ATB

   - klidový stav, hladovění

   - změna genotypu:

geny mar – multiple ATB resistance

-  efflux systém

- enzymatická degradace

-  modifikace cílových mlk

Sigma faktory

Signální mechanismy







                                  Heterogenita struktury biofilmu



                                         Biofilm a medicína

•     Zubní povlak

•     Zdroj infekce:

Cévky – arteriální, žilní, močové

Dýchací a dializační přístroje

Umělé chlopně

Kontaktní čočky

Děložní tělísko

Chronické infekce

cyst.fibróza, chronická obstrukční plicní nemoc







•     Imunokomprimovaní – kolonizace alveol

•     Biofilm nespouští imunitní odpověď

•     Až kalcifikace alveol

                                             Laboratoř



                                         Přisedlé bakterie





•     Každé buněčné dělení

je asymetrické – vznikají

dvě morfologicky odlišné buňky



                                     Pro replikaci buňky nutné
                                     přisednutí a diferenciace
                                        ve stélkatou buňku.
                                    Poté iniciace replikace DNA.















                                        Sphaerotilus natans

•      Tekoucí vody

•      Papírenské vody

•      Kaly

•      Aktivované kaly



•                 Degradace pochev – bacillus - enzym



                                        Sphaerotilus natans





Micromonosporaceae, Actinoplanes sp.



Pilimelia columellifera

(by G. Vobis)



•      www.yale.edu/jacobswagner/research.htm



•      http://www.sciencedaily.com/releases/2006/04/060411222211.htm



•      biology.kenyon.edu/.../Chap11/Chapter_11A.html



•      http://www.pnas.org/cgi/content/full/97/16/8789









Děkuji za pozornost