PILI: EGENSKAPER, TYPER OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den pili (fra latin hår, entall pilus) er utvidelser som er plassert på overflaten av enkelte bakterieceller. De er hovedsakelig relatert til den horisontale genoverføringsmekanismen kalt konjugering, med bevegelse og vedheft av bakterier til biotiske og abiotiske overflater.

Pili-lignende prosesser bør ikke forveksles med flagella eller fimbriae, siden de er veldig forskjellige i struktur og funksjon - selv om de med sistnevnte deler funksjonen til celleadhesjon.

Kilde: Adenosine

Historisk perspektiv

Pili ble oppdaget takket være implementeringen av elektronmikroskopi, mens de studerte de bakterielle filamentøse vedhengene. På midten av 1950-tallet ble de visualisert og kalt fimbria.

Det var først på 1960-tallet at Brinton introduserte begrepet pili, og etablerte forskjeller mellom disse strukturene med fimbriaene og med resten av de glødende utvidelsene.

Generelle egenskaper

Selv om prokaryotiske organismer anses som "enkle" - sammenlignet med den eukaryote avstamningen - har de en serie egenskaper som gjør dem ganske kompliserte, ikke bare på innsiden, men også på utsiden.

Noen bakterier er omgitt av en serie prosesser med flere funksjoner, hovedsakelig bevegelse og utveksling av genetisk materiale.

En av disse utvidelsene er pili, strukturer som ligner fint hår og som er relatert til horisontal overføring av gener.

Proteinsammensetning

Pili er hovedsakelig sammensatt av et oligomert protein kalt pilin (16-20 kDa). Pilinen er anordnet på en spiralformet måte med hverandre for å danne en sylinderformet struktur. Dette proteinet kan endre dets strukturelle arrangement for å delta i bevegelse.

Struktur og målinger

Vanlig pili har en gjennomsnittlig lengde på 0,3 til 1,0 um og en diameter på 7 nm. Imidlertid kan dette tiltaket endre seg betydelig avhengig av den aktuelle arten.

De er fordelt på celleoverflaten til gram positive og gram negative bakterier, men seksuell pili er bare rapportert i en gruppe av gram negative bakterier.

Det er andre utvidelser som ligner pilis, men avviker i struktur og funksjon. Derfor er det nødvendig å avklare disse aspektene for å unngå forvirring. For eksempel er pili mye tynnere og mye kortere enn en flagellum.

Selv om begrepet pili og frimbriae brukes synonymt av noen forfattere, finnes fimbriae vanligvis i stort antall og deltar i vedheftingsfenomenet til mikroorganismer - som er relevant for å definere den smittende kapasiteten til den aktuelle cellen.

Selv om de også deltar i vedheft, er piliene i færre antall og er lengre.

genetikk

Bakteriegenene som koder for dannelse av pili kan være lokalisert på organismens kromosom eller som en ekstrakromosomal enhet, det vil si på et plasmid.

typer

Historisk har pili blitt gruppert under hensyntagen til fenotypiske egenskaper så vel som antigene egenskaper. En klassifisering etablert i banebrytende studier av pili tok hensyn til evnen til hemagglutinering ved bruk av pili til stede i forskjellige stammer av E. coli.

En annen klassifisering er basert på relative morfologiske egenskaper i tre grupper: den fleksible og tynne pili, den fleksible og tykke og den stive.

Den siste klassifiseringen foreslår to hovedkategorier: den vanlige pili og den seksuelle pili. Siden klassifiseringen hovedsakelig er basert på funksjonen til strukturen, vil vi diskutere hver type i detalj i neste avsnitt.

Egenskaper

Bøyning

Utveksling av genetisk materiale er ikke begrenset til overføring av DNA fra foreldre til barn. I alle livssyn er et fenomen kjent som horisontal genoverføring (THG for kort), der individer med samme generasjonstid - som kanskje eller ikke er relatert - er i stand til å utveksle DNA.

I prokaryoter er en form for THG konjugering, som innebærer passering av genetisk materiale fra et individ til et annet, og strukturen som brukes er den seksuelle pili. Denne utvidelsen vil fungere som en "bro" der en bakterie kalt F + vil koble seg til en F- og passering av DNA vil oppstå.

Et av kjennetegnene på konjugering er at det må være fysisk kontakt mellom de deltagende bakteriene. DNAet som gis tilfører generelt en funksjon til mottakerbakteriene, inkludert resistens mot et antibiotikum eller evnen til å metabolisere en forbindelse effektivt.

Det er to ekstra typer THG, nemlig transformasjon og transduksjon. Sammen med konjugering har disse prosessene formet utviklingen av genomene til arter (ikke bare bakterier) og tilført et høyere kompleksitetsnivå til livets tre - at hvis vi legger til THG-hendelser, er det bedre å referere til et nettverk og ikke et tre.

locomotion

Hos Pseudomonas aeruginosa-artene Neisseria gonorrhoeae og i veldig spesifikke stammer av E. coli, spiller pili en rolle i bevegelse.

Motiliteten til denne bakteriegruppen forekommer som følger: en underenhet av proteinene som utgjør dem - pilin strekker seg fra pilus. Deretter klarer denne nye utvidelsen å komme i kontakt med en fremmed celleoverflate, og når den når den, trekkes den tilbake, og driver en bevegelse i cellen.

Denne første typen bevegelse er kjent som sammentrekningsmotilitet. Som forventet resulterer utførelsen av dette bevegelsesmønsteret i korte, periodiske bevegelser.

Den andre typen bevegelighet er kjent som glidemotilitet og er karakteristisk for myxobakterier. Det har hatt sammenheng med forskyvningen av celler i miljøer der andelene av vann er ganske lave, for eksempel jordsmonn eller biofilmer. Mekanismen er imidlertid ikke særlig godt forstått.

Andre forfattere er forskjellige i dette synet (se Zhou & Li, 2015), og antyder at pili ikke er strukturer relatert til bevegelse.

Adhesjon og patogenisitet

Pili deltar i vedheft av bakterieceller til forskjellige overflater, både biotiske og abiotiske.

I gramnegative bakterier er tilstedeværelsen av pili (og fimbriae som nevnt ovenfor) assosiert med reguleringen av mikrob-mikrob og vert-patogen-interaksjoner, som er viktige i utviklingen av sykdommer.

Merk at vedheftelsen av mikroorganismen til vertscellen er et avgjørende trinn i de tidlige stadiene av sykdommen.

referanser

1. Clewell, DB (red.). (2013). Bakteriell konjugering. Springer Science & Business Media.
2. De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M., & Van Putten, JP (1998). Neisseria meningitidis som produserer Opc-adhesinet binder epitelcelleproteoglykansk reseptorer. Molekylær mikrobiologi, 27 (6), 1203-1212.
3. Llosa, M., Gomis-Rüth, FX, Coll, M., & Cruz, FDL (2002). Bakteriell konjugering: en totrinns mekanisme for DNA-transport. Molekylær mikrobiologi, 45 (1), 1-8.
4. Schaechter, M. (red.). (2010). Skrive-leksikon for mikrobiologi. Academic Press.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2016). Mikrobiologi: en introduksjon. Pearson.
6. Zhou, X., & Li, Y. (Eds.). (2015). Atlas of Oral Microbiology: Fra sunn mikroflora til sykdom. Academic Press.