Müksobakterid: libisevad parverakud mullas — genoom, toitumine

Avasta müksobakterite suur genoom, parvede libisemine mullas ja nende tõhus toitumine: rakuvälised ensüümid, sotsiaalne liikumine ja ökoloogiline roll.

Müksobakterid ("lima-bakterid") on bakterite rühm, mis tavaliselt elavad mullas. Nad toituvad lahustumatutest orgaanilistest ainetest. Võrreldes teiste bakteritega on neil väga suur genoom. Müksobakterid kuuluvad proteobakterite delta gruppi, mis on suur gramnegatiivsete vormide rühm. Mõned liigid, näiteks uuritud mudelliik Myxococcus xanthus, omavad genoomi umbes 9–10 Mb, ent teised (näiteks Sorangium sugulased) võivad kanda genoome üle 13 Mb — need on bakterite seas ühed suurimad.

Eluviis ja liikumine

Müksobakterid liiguvad pinnal libisemise teel. Nad liiguvad parvedena, kus paljusid rakke hoiavad koos rakkudevahelised molekulaarsed signaalid. Parv toodab rakuväliseid ensüüme toidu seedimiseks. See suurendab toitumise tõhusust. Liikumise mehhanismid on mitmekülgsed: tuntud on nii sotsiaalne (S) liikumine, mida vahendavad type IV pilid ja mis nõuab rakkudevahelist kontakti, kui ka individuaalne (A) liikumine, mis on seotud raku pinnal paiknevate adhesiooni‑punktidega ja lima/sekreedi eraldamisega. Liikumise koordineeritud käitumine väljendub sageli lainetamiseks ja rünnakulaineks sarnases predatsioonikäitumises.

Parved, aggregatsioon ja elutsükkel

Müksobakterid on tuntud oma sotsiaalse arengu poolest. Head toidutingimused soodustavad vegetatiivset laialivalguvat parveloopi, kus rakkude grupid töötlevad ja seedivad keerulisi orgaanilisi polümeere. Kui toit saab otsa, käivitub arenguprogramm: rakud koonduvad, moodustavad koloonia sees kolmemõõtmelisi viljakujusid (fruiting bodies) ja diferentseeruvad vastupidavaks tüüpiidseks vormiks, mida nimetatakse myxospore'ideks. Selle protsessi juhtivad keerulised signaaliahelad (keemilised signaalid, kontaktipõhised signaalid ja regulatoorsed valgud), mis võimaldavad rakkudel koordineerida liikumist, diferentseerumist ja ellujäämist.

Toitumine ja ökoloogia

Müksobakterid toituvad peamiselt lahustumatutest orgaanilistest ainetest nagu tselluloos, kitiin ja muud taime- ning mikroobijäätmed. Nad on efektiivsed dekomposiitorid mullas ja osa mikroobide vahelistest predatsioonivõrgustikest: parv võib sissetungida teiste mikroorganismide kolooniatesse, sekreteerida ensüüme ja toksilisi ühendeid ning seejärel imada laguprodukte. Nende võime neid raskeid polümeere lagundada teeb nad olulisteks toitaineringluse ja mulla struktuuri mõjutajatena.

Genoom ja biokeemiline mitmekesisus

Suur genoom kajastab müksobakterite keerukat elukäiku: genoomides leidub palju geene, mis kodeerivad signaalimise, regulatsiooni, motori süsteemide, ensüümide ja sekundaarsünteesivõimekuse jaoks. Müksobakterid sisaldavad rohkelt biosünteetilisi geeniklastrid (näiteks polüketiid sünteesi ja mittetraditsiooniliste peptiidide sünteesi komplektid), mis toodavad laia spektri bioaktiivseid ühendeid — antibiootikume, ensüüme ja muid sekundaarseid metaboliite, millest mitmed on huvipakkuvad biotehnoloogias ja ravimite avastamisel.

Uurimus ja rakendused

Myxococcus xanthus on laialdaselt kasutatav mudelliik, et uurida rakkudevahelist suhtlust, diferentseerumist ja sotsiaalset käitumist. Müksobakterite biokeemiline mitmekesisus annab potentsiaali uute antibiootikumide, ensüümide (nt biolagundamiseks või tööstuslikeks protsessideks) ning muude kasulike sekundaarsete ühendite leidmiseks. Samuti aitavad nad mõista mikroobide kogukondade toimimist ja mulla tervise mehhanisme.

Kokkuvõte

• Müksobakterid on sotsiaalsed, libisevad gramnegatiivsed bakterid, kes elavad peamiselt mullas.
• Nad liiguvad parvedena, kasutades keerukaid liikumismehhanisme ja rakkudevahelisi signaale.
• Toituvad lahustumatutest orgaanilistest ainetest, sekreteerivad rakuväliseid ensüüme ja predatsiooni käigus vallutavad teisi mikroobe.
• Nende genoomid on bakterite seas suured ning sisaldavad rohkelt geene signaalimiseks, diferentseerumiseks ja sekundaarsete metaboliitide tootmiseks.
• Müksobakteritel on oluline roll mulla ökosüsteemides ning nad on perspektiivikad uurimis- ja biotehnoloogilised allikad.

Otsing