Quorum sensing

Quorum sensing (QS) – mechanizm komunikacji między komórkami bakterii polegający na wytwarzaniu, wydzielaniu i rozpoznawaniu cząsteczek sygnałowych (tzw. autoinduktorów), których stężenie w środowisku rośnie wraz z zagęszczeniem populacji i prowadzi do skoordynowanej regulacji ekspresji genów w całej społeczności bakteryjnej. W polskojęzycznej literaturze naukowej najczęściej spotyka się nazwę angielską (quorum sensing) i skrót QS, zwykle objaśniane opisowo jako chemiczne „porozumiewanie się” komórek w populacjach bakterii.

Do najczęściej opisywanych klas autoinduktorów należą m.in. N-acylo-L-homoserynolaktony (AHL; typowe dla wielu bakterii Gram-ujemnych), oligopeptydy (częste u bakterii Gram-dodatnich) oraz autoinduktor AI-2 opisywany jako sygnał o znaczeniu międzygatunkowym.

Pierwszymi organizmami, u których zaobserwowano to zjawisko, były bakterie z rzędu: Myxobacteria oraz Streptomyces.

Historia

Pierwsze badania nad quorum sensing prowadzili w latach 70. XX wieku naukowcy na Uniwersytecie Harvarda. W 1979 roku Nealson i Hastings opisali regulację bioluminescencji zależną od zagęszczenia populacji u świecących bakterii morskich (wówczas określanych m.in. jako Vibrio fischeri i Vibrio harveyi), wskazując na rolę sygnału chemicznego kumulującego się w hodowli wraz ze wzrostem liczby komórek.

Badali oni szczepy bakterii Vibrio fischeri oraz Vibrio harveyi, pospolite drobnoustroje mórz i oceanów. Zauważyli, że podczas hodowli w pewnym momencie bakterie zaczynają świecić, a efekt ten ujawnia się przy wysokiej gęstości komórek – gdy stężenie cząsteczek sygnałowych w pożywce przekracza wartość progową i uruchamia ekspresję genów związanych z luminescencją.

Pojęcie quorum sensing upowszechniło się w literaturze po 1994 roku, kiedy Fuqua, Winans i Greenberg użyli tego terminu dla określenia regulacji ekspresji genów zależnej od zagęszczenia populacji bakterii. Wcześniej opisywano także inne przykłady sygnalizacji zależnej od zagęszczenia, m.in. u Streptomyces (związanej np. z biosyntezą antybiotyków) oraz u Myxococcus xanthus (w kontekście tworzenia ciałek owocowych).

Występowanie

Inne bakterie, u których odkryto to zjawisko to między innymi:

Quorum sensing bywa opisywany również w kontekście komunikacji międzygatunkowej oraz oddziaływań bakterii z organizmami wyższymi (np. wpływu sygnałów QS na relacje bakteria–żywiciel).

Znaczenie biologiczne

Procesy, w których wykorzystywane jest przez bakterie zjawisko quorum sensing:

Zobacz też

Przypisy

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Adam Jaworski, Liliana Serwecińska, Paweł Stączek. Quorum sensing – komunikowanie się komórek w populacjach bakterii przy udziale chemicznych cząsteczek sygnałowych. „Postępy Biologii Komórki”, s. 231–256, 2005. [dostęp 2025-12-21]. (pol.).
  2. 1 2 3 4 5 6 Christopher M. Waters, Bonnie L. Bassler. Quorum sensing: cell-to-cell communication in bacteria. „Annual Review of Cell and Developmental Biology”, s. 319–346, 2005. DOI: 10.1146/annurev.cellbio.21.012704.131001. PMID: 16212498. [dostęp 2025-12-21]. (ang.).
  3. 1 2 3 4 Paulina Lipa, Marta Kozieł, Monika Janczarek. Zjawisko Quorum Sensing bakterii Gram-ujemnych: cząsteczki sygnałowe i inhibitory oraz ich potencjalne zastosowanie terapeutyczne. „Postępy Biochemii”. 63 (4), s. 242–260, 2017. [dostęp 2025-12-21]. (pol.).
  4. 1 2 3 Alicja Ziemichód, Bogumiła Skotarczak. Molecular basis of quorum sensing signal-response systems in bacteria. „Acta Biologica”, s. 133–140, 2017. DOI: 10.18276/ab.2017.24-11. [dostęp 2025-12-21]. (ang.).
  5. 1 2 K. H. Nealson, J. W. Hastings. Bacterial bioluminescence: its control and ecological significance. „Microbiological Reviews”, s. 496–518, 1979. DOI: 10.1128/mr.43.4.496-518.1979. PMID: 396467. [dostęp 2025-12-21]. (ang.).
  6. ↑ S. C. Fuqua. Quorum sensing in bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators. „Journal of Bacteriology”, s. 269–275, 1994. DOI: 10.1128/jb.176.2.269-275.1994. PMID: 8288518. [dostęp 2025-12-21]. (ang.).
  7. ↑ J. P. Kirwan, T. A. Gould, H. P. Schweizer, S. W. Bearden i inni. Quorum-Sensing Signal Synthesis by the Yersinia pestis Acyl-Homoserine Lactone Synthase YspI. „Journal of Bacteriology”, s. 784–788, 2006. DOI: 10.1128/JB.188.2.784-788.2006. PMID: 16428390. [dostęp 2025-12-21]. (ang.).
  8. ↑ J. Yu, X. Huang, C. Wu, G. Li i inni. Analysis of Autoinducer-2 Quorum Sensing in Yersinia pestis. „Infection and Immunity”, s. 4053–4062, 2013. DOI: 10.1128/IAI.00880-13. PMID: 23959719. [dostęp 2025-12-21]. (ang.).

Linki zewnętrzne