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Serratia liquefaciens Comunicazione,Swarming E Regolazione Genetica.

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Presentazione sul tema: "Serratia liquefaciens Comunicazione,Swarming E Regolazione Genetica."— Transcript della presentazione:

1 Serratia liquefaciens Comunicazione,Swarming E Regolazione Genetica

2 Serratia liquefaciens e’ un ottimo esempio per farci comprendere i fattori genetici coinvolti nel fenomeno dello swarming. Gli individui di una popolazione di S.liquefaciens sono in grado di comunicare tra loro mediante le ALH (quorum sensing) e di elaborare precise risposte in relazione all’ambiente in cui si trovano.

3 Lo swarming Di S.liquefaciens Segue I Seguenti Passi: Dopo l’inoculo si forma una colonia regolare. In seguito le cellule ai bordi iniziano a differenziarsi in cellule iperflagellate,lunghe,multinucleate,capaci di muoversi sulla superficie dell’agar. Le swarmers si organizzano in “rafts”,grossi gruppi di cellule dotate di mobilità. Mentre queste swarmers si muovono verso l’esterno,all’interno della colonia le cellule si accrescono.La colonia si espande con una v=10 mm/h

4 Lo swarming e’ un processo che comprende : Differenziazione cellulare Intensa Flagellizzazione Contatto tra batteri vicini Migrazione coordinata di cellule Secrezione di biosurfatanti per facilitare lo spostamento E’ un FENOMENO SOCIALE

5 S.liquefaciens e’ capace di spostarsi sia per swarming che per swimming. Il fattore critico che discrimina tra i due spostamenti e’ la concentrazione dell’agar e la sua viscosità. Con una [ ] di agar <0.4% i batteri si spostano per swimming,mentre con una [ ] compresa tra 0,4% e 1,2% si sposteranno per swarming.Con [ ] più alte le cellule perdono la motilita’.

6 Esempi di sviluppo di colonie e di avanzamento dei “rafts”.

7 Genetica Dello Swarming Sono 2 i fattori regolativi dello swarming: L’operone “flagellar master” flhD-flhC. il sistema quorum sensing basato sul N-acil-L-omoserina lattone (ALH). L’operone flhD-flhC controlla l’espressione della gerarchia flagellare. Il sistema quorum sensing si occupa di regolare processi fisiologici in base alla densità cellulare, e della produzione di composti chimici essenziali per l’interazione tra batteri e l’ambiente circostante.

8 Il “Flagellar Master” E Il Sistema Quorum sensing Controllano Due reguloni Separati. Controllano due pathway diversi,egualmente importanti: 1)Un pathway di sviluppo 2)Un pathway biosintetico Oltre a questo e’ necessaria la presenza di un sistema metabolico in grado di generare energia.

9 Pathway Di Sviluppo: - l’operone flhDC codifica per due regolatori di trascrizione,flhD e flhC,che controllano l’espressione di circa 50 geni legati alla struttura del flagello,differenziazione cellulare e chemiotassi.

10 L’espressione Di flhDC E’ Regolata in Risposta a Segnali Ambientali Dall’interazione Di Vari Sistemi E Fattori. Un mutante di S.liquefaciens in cui non funziona l’operone è privo di flagelli. L’espressione controllata di questo operone grazie al promotore Ptac inducibile dall’IPTG riporta alla sintesi flagellare e consente sia lo sworming che il swimming La superespressione in un medium liquido,dell’operone flhDC induce la differenziazione in cellule swarmers identiche a quelle che si ottengono in una colonia su agar. La stimolazione artificiale puo’ sopperire la richiesta obbligatoria di un contatto di superficie.

11 L’avvertire il contatto di superficie e’ il maggiore stimolo per l’incipit dello swarming. Questo stimolo viene trasmesso all’operone flhDC, che si attiva. Con il Northen si e’ visto che in P.mirabilis il livello di mRNA flhDC nelle cellule swarmer e’ > di 30 volte.Non e’ stato possibile fare questa misurazione con S.liquefaciens.

12 Pathway Biosintetico Il sistema quorum-sensing di S.liquefaciens funziona grazie a due geni swrI/swrR e alla secrezione di N- butirrilomoserina lattone (BHL),che fornisce ad ogni batterio la stima della popolazione circostante. Eventuali mutazioni a carico di questi geni riducono in maniera considerevole la capacità di swarming.

13 In questo Patway e’ importantissima la presenza del gene swrA, che se viene attivato dal complesso BLH- swrR,codifica per una molecola con attività biosurfatante (un lipopeptide). Questa molecola,chiamata SW2 (serrawettin W2),ha la funzione di modificare la tensione di superficie dell’agar mediante la formazione di un film che la riduce. Grazie a questa molecola anche cellule che non sono multiflagellate possono espandersi e colonizzare la superficie dell’agar.

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15 Entrambi i sistemi regolano anche la produzione di esoenzimi,utili in un eventuale attività patogenica di S.Liquefaciens. Questi esoenzimi comprendono fosfolipasi,proteasi e chinasi.

16 Esempio dei geni coinvolti nella produzione della fosfolipasi e della sua immunoproteina. Mancanza di O Sistema SOS Questo processo di secrezione e’ legato alla presenza dell’operone funzionante.

17 S.liquefaciens Il suo studio ci ha permesso di comprendere meglio le capacità multicellulari dei batteri. La sua regolazione genetica e’ piuttosto fine e segue anche un andamento temporale. Puo’ essere utilizzato anche in agraria per lo sviluppo di nuovi metodi di disinfestazione,vista la sua eventuale patogenicità.

18 Conclusioni finali:quali sono i vantaggi di un comportamento multicellulare? Una proliferazione più efficiente grazie alla suddivisione del lavoro tra cellule Accesso a nicchie che richiedono una certa massa cellulare,non raggiungibile da cellule isolate. Difesa collettiva contro antagonisti che eliminano cellule isolate. Ottimizzazione della sopravvivenza della popolazione grazie alla differenziazione in vari tipi cellulari.


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