Životní cykly bakterií • jednoduché – střídají se 2 stádia – rostoucí a klidové - sporulace – přisedlé a volné – Sphaerotillus, Caulobacter – infekční a reprodukční • komplexní s více než 2 vývojovými stádii – Myxobakterie, streptomycety • růstové cykly vedoucí ke vzniku diferencovaných populací – sinice - Anabaena Střídání extracelulárního, infekčního stádia, a intracelulárního, reprodukčního stádia Bdellovibrio Chlamydia Bdellovibrio „prohnutá pijavka“ • drobné aerobní G- bakterie 0,3-0,5 x 0,5-1,4 µm • mořská i sladkovodní voda, půda. • obligátní intracelulární parazité G- bakterií • nemnožící se stádium – pohybliví predátoři, polární bičík, extracelulární. Až 100 µm/s. „Útočná fáze“ • reprodukční stádium – nepohyblivé, žije v periplazmatickém prostoru hostitelské buňky. „Růstová fáze“ Pohyblivá extracelulární forma • protáhlý konec buňky slouží jako „příchytka“, holdfast • na protilehlém konci je umístěn polární bičík – obalený pochvou, která je tvořena vnější membránou, odlišnou od CM • kontakt s hostitelem – pravděpodobně není založen na chemotaxi – reverzibilní a irreverzibilní stádium • biosynteticky neaktivní – bez proteosyntézy Infekce hostitelské buňky • Penetrace vnější membránou – rotace 100ot/s • Ztráta bičíku • Usídlení v periplazmatickém prostoru, mezi peptidoglykanovou vrstvou a vnější membránou, přeměna ve vegetativní buňku • Přeměna hostitele ve sféroblast. Hydrolytické enzymy. • Elongace, vyrůstá septované vlákno • Po vyčerpání živin fragmentace vlákna (ještě před lyzí) fragmentací vznikají pohyblivé, infekční buňky • Lyze hostitelské buňky Bdellovibrio bacteriovorus DSM 50701 Ekofyziologie • výskyt – půda, odpad, voda • specifická metabolická přizpůsobení parazitickému životu – reprodukční stadium metabolizuje vysokomolekulární látky obsažené v hostitlské buňce • efektivita metabolismu až 65% materiálu hostitelské buňky přemění na vlastní buněčný materiál • uvnitř hostitele je buňka rezistentní k záření, fágům a environmentálním polutantům • některé kmeny tvoří tzv. bdelocysty = 3. klidové stadium, které se za vhodných podmínek mění na infekční stadium • Mohou se buňky replikovat bez parazitické fáze? • Za určitých podmínek – s extraktem z host.buněk – jsou bdelovibria schopna replikace Chlamydie obligátní parazité buněk vyšších organismů • Chlamydia trachomatis • Chlamydophila pneumoniae • Chlamydophila psittaci • Parachlamydia acanthamoebae • Chlamydiová infekce zarudnutí oka – hnisavý zánět spojivkového vaku - byla popsána již ve starověké Číně a Egyptě • v r. 1907, Halberstaedter and von Prowazek, pracující na Jávě, popsal přenos trachomu z člověka na orangutana. Chlamydiové infekce • Ornitóza, psitakóza – zoonóza; pneumonie • Chlamydia trachomatis • Chlamydophila pneumoniae – 10% komunitních pneumonií. Dvě fáze reprodukčního cyklu chlamydií • elementární tělíska (EB) – klidová stádia, rezistentní a vysoce infekční. Přizpůsobeny pro přežití ve vnějším prostředí. • retikulátní tělíska (RB) – větší, ve fagozomu, reprodukční stádium, obsahuje ribozomy a využívá biosyntetický aparát hostitelské buňky Životní cyklus • 1. elementární tělísko infikuje hostitelskou buňku – specifická interakce, fagocytóza, fagozóm, narušení obrany • 2. elementární tělísko se mění v retikulátní tělísko, inkluze – 10 – 15h – syntéza ribozómů, reorganizace DNA, vytvoření nové buněčné stěny, dělení • 3. retikulátní tělíska se dělí až do úplného naplnění fagozómu • 4. retikulátní tělíska se mění v elementární tělíska, lyze buňky, uvolnění • Vazba na povrch buňky, tvotby endocytických vakuol, diferenciace v RB, binární dělení RB. Nevzniká fagolysozom!! • Expanze inkluzí, fúze s vezikuly odvozenými od GK obsahujícími sfingomyelin celý cyklus trvá 2 – 3 dny chronické infekce – blokována diferenciace RB v EB – např. interferon gama • uvolnění EB exocytózou EB elementární tělíska • malá, 0,3 mm • pevná BS – disulfidické můstky – proteiny bohaté na cystein – neprokázán peptidoglykan, nicméně geny pro jeho syntézu jsou přítomny – vliv b-laktamových atb • kompaktní genom – histon-like proteiny • infekční - adheziny RB retikulární tělíska 1um • VM – pouze málo propojení, osmotická nestabilita • Metabolicky aktivní, mnoho ribozomů • relaxovaná DNA – difúzní a vláknitá, mizí histon-like proteiny, objevuje se mRNA a velké množství ribozómů • Zodpovědny za replikaci, růst, dělení – tehdy kondenzace NK • ! nepřítomnost libovolného genu pro dělení prokaryotické buňky (ftsZ) • Směs EB a RB • Homogenní granulární • povaha CPL od RB Specifické struktury buňky • intracelulární fibrily (4 – 6 nm) a mikrotubuly (10 -16 nm) • spirálovité pásy na povrchu buňky • slizovité materiály - fibrily Adheze v vazba negativně nabitého povrchu EB k negativně nabitému povrchu host. buňky v není spolehlivě vysvětlena v DLVO theory of colloid physics (Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory) v musí být překonána odpudivá elektrostatická bariéra – přívěskovité části host. buněk, pozitivně nabité makromolekuly - DEAE dextran nebo poly-L-lysin – u některých biovarů – zvyšují infektivitu v MOMP Vstup do hostitelské buňky • endocytóza – receptor mediated • endosóm postrádá normální markery, proto není fusogenní • blokována maturace • blokován vznik fagolysozómu • přesun do perinukleárního prostoru • Manosové receptory pro GP • Fc receptory pro Ab Změny provázející diferenciaci EB v RB • změny BS • relaxace DNA • ztráta denzity cytoplazmy Chlamydia trachomatis Vliv na hostitelskou buňku • změny membrány endozómu • degradace proteinů v cytoplazmě – povrchová exprese MHC I a II • zneviditelnění buňky pro imunitní systém hostitele • http://www.chlamydiae.com • www.chlamydiae.com/docs/biology/biol_review.asp • T Shinohara et al, Mol. Phys., 2003