ПІЛІ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТИПИ ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ

Фімбрії (від латинських волосся, єдині число пілей) є розширеннями, які розташовані на поверхні деяких бактеріальних клітин. В основному вони пов'язані з механізмом горизонтального переносу генів, який називається кон'югацією, з рухом та адгезією бактерій до біотичних та абіотичних поверхонь.

Пілоподібні процеси не слід плутати з джгутиками або фімбріями, оскільки вони сильно відрізняються за будовою та функцією - хоча з останніми вони поділяють функцію адгезії клітин.

Джерело: Аденозин

Історична перспектива

Пілі були виявлені завдяки впровадженню електронної мікроскопії під час вивчення бактеріальних ниткоподібних відростків. У середині 50-х років їх візуалізували і називали фімбрією.

Лише в 1960-х Брінтон ввів термін pili, встановивши відмінності між цими структурами як із фімбріями, так і з рештою ниткоподібних розростань.

Загальна характеристика

Хоча прокаріотичні організми вважаються "простими" - порівняно з еукаріотичним родом - вони мають ряд характеристик, що роблять їх досить складними не тільки зсередини, але і зовні.

Деякі бактерії оточені низкою процесів з безліччю функцій, в основному рухаються і обмінюються генетичним матеріалом.

Одним з таких розростань є піли, структури, що нагадують тонке волосся і пов'язані з горизонтальним перенесенням генів.

Білковий склад

Пілі в основному складаються з олігомерного білка під назвою пілін (16-20 кДа). Пілінг розташований спірально один до одного, щоб утворювати циліндричну конструкцію. Цей білок може змінювати свою структурну структуру для участі в рухах.

Будова та вимірювання

Звичайні піли мають середню довжину від 0,3 до 1,0 мкм і діаметр 7 нм. Однак цей захід може суттєво змінитися залежно від виду.

Вони розподіляються на клітинній поверхні грампозитивних та грамнегативних бактерій, проте про статеві пілі повідомлялося лише у групі грамнегативних бактерій.

Є й інші розширення, схожі на пілі, але відрізняються за будовою та функцією. Тому необхідно уточнити ці аспекти, щоб уникнути плутанини. Наприклад, пілі набагато тонші і набагато коротші, ніж джгутик.

Хоча термін pili та frimbriae вживається синонімом деяких авторів, фімбрії, як правило, зустрічаються у великій кількості та беруть участь у явищі адгезії мікроорганізмів - що має значення для визначення інфекційної здатності клітини, про яку йдеться.

Хоча вони також беруть участь у адгезії, пілі в меншій кількості і довші.

Генетика

Гени бактерій, які кодують утворення пілі, можуть розташовуватися на хромосомі організму або як екстрахромосомне утворення, тобто у плазміді.

Типи

Історично склали групи пілі з урахуванням фенотипічних характеристик, а також антигенних властивостей. Класифікація, встановлена в піонерських дослідженнях pili, враховувала здатність гемаглютинації, використовуючи пілі, присутні в різних штамах кишкової палички.

Друга класифікація базується на відносних морфологічних характеристиках у трьох групах: гнучкі та тонкі піли, гнучкі та товсті та жорсткі.

Остання класифікація пропонує дві основні категорії: звичайний пілі та сексуальний пілі. Оскільки класифікація в основному заснована на функції структури, ми детально розглянемо кожен тип у наступному розділі.

Особливості

Кон'югація

Обмін генетичним матеріалом не обмежується передачею ДНК від батьків до дитини. У всіх життєвих ланцюгах поширене явище, відоме як горизонтальний перенос генів (короткочасний ТГГ), де особи одного і того ж покоління, які можуть бути, а можуть і не пов'язані - здатні обмінюватися ДНК.

У прокаріотів одна форма ТГГ - кон'югація, яка передбачає перехід генетичного матеріалу від однієї людини до іншої, а використовувана структура - це сексуальні пілі. Це розширення буде діяти як "міст", де бактерія під назвою F + з'єднається з F- і відбудеться прохід ДНК.

Однією з особливостей кон'югації є те, що між бактеріями-учасницями має бути фізичний контакт. Подарована ДНК зазвичай додає функцію бактеріям-реципієнтам, включаючи стійкість до антибіотика або здатність ефективно метаболізувати з'єднання.

Є два додаткові типи ТГГ, а саме: трансформація та трансдукція. Поряд з кон'югацією ці процеси формували еволюцію геномів видів (не лише бактерій), додаючи більш високий рівень складності дереву життя - що якщо ми додамо події THG, то краще звернутися до мережі та не дерево.

Локомоція

У виду Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, а також у дуже специфічних штамах кишкової палички, пілі відіграють певну роль у локомоції.

Рухливість цієї бактеріальної групи відбувається наступним чином: субодиниця білків, що їх складають, - пілінг виходить з пілки. Потім, це нове розширення вдається вступити в контакт з чужорідною поверхнею клітини, і коли вона досягне її, вона втягується, керуючи рухом у клітині.

Цей перший тип руху відомий як рухливість скорочень. Як і слід було очікувати, виконання цієї схеми руху руху призводить до коротких, переривчастих рухів.

Другий тип моторики відомий як рухливість ковзання і характерний для міксобактерій. Це було пов'язано з переміщенням клітин у середовищах, де пропорції води досить низькі, наприклад, у ґрунтах чи біоплівках. Однак механізм не дуже добре вивчений.

Інші автори розходяться в цьому погляді (див. Zhou & Li, 2015) і припускають, що pili не є структурами, пов'язаними з рухом.

Адгезія та патогенність

Пілі беруть участь у адгезії бактеріальних клітин до різних поверхонь, як біотичних, так і абіотичних.

У грамнегативних бактеріях наявність пілі (та фімбрій, як згадувалося вище) пов’язана з регуляцією взаємодії мікроби-мікроби та господаря-патогена, які мають важливе значення при розвитку захворювань.

Зауважте, що адгезія мікроорганізму до клітини-господаря є вирішальним кроком на ранніх стадіях захворювання.

Список літератури

Клівелл, DB (Ред.). (2013). Кон'югація бактерій. Springer Science & Business Media.
De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M., & Van Putten, JP (1998). Neisseria meningitidis, що продукує адгезин Opc, зв'язує рецептори епітеліальних клітинних протеогліканів. Молекулярна мікробіологія, 27 (6), 1203-1212.
Llosa, M., Gomis-Rüth, FX, Coll, M., & Cruz, FDL (2002). Кон'югація бактерій: двоступеневий механізм транспортування ДНК. Молекулярна мікробіологія, 45 (1), 1-8.
Шехтер, М. (Ред.). (2010). Настільна енциклопедія мікробіології. Академічна преса.
Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2016). Мікробіологія: вступ. Пірсон.
Чжоу, X., & Лі, Y. (ред.). (2015). Атлас оральної мікробіології: від здорової мікрофлори до хвороби. Академічна преса.

ПІЛІ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТИПИ ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025