- มุมมองทางประวัติศาสตร์
- ลักษณะทั่วไป
- องค์ประกอบของโปรตีน
- โครงสร้างและการวัด
- พันธุศาสตร์
- ประเภท
- คุณสมบัติ
- การเชื่อมต่อกัน
- การเคลื่อนไหว
- การยึดเกาะและการก่อโรค
- อ้างอิง
พิลี (จากผมละติน pilus เอกพจน์) เป็นส่วนขยายที่ตั้งอยู่บนพื้นผิวของเซลล์แบคทีเรียบาง ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกลไกการถ่ายโอนยีนในแนวนอนที่เรียกว่าการผันคำกริยาโดยมีการเคลื่อนที่และการเกาะติดของแบคทีเรียกับพื้นผิวทางชีวภาพและด้านนอก
ไม่ควรสับสนกับกระบวนการที่คล้ายพิลีกับแฟลกเจลลาหรือ fimbriae เนื่องจากมีความแตกต่างกันอย่างมากในโครงสร้างและหน้าที่แม้ว่าจะมีหน้าที่ในการยึดเกาะของเซลล์ร่วมกันก็ตาม
ที่มา: Adenosine
มุมมองทางประวัติศาสตร์
พิลีถูกค้นพบด้วยการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในขณะที่ศึกษาอวัยวะที่เป็นเส้นใยของแบคทีเรีย ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1950 พวกเขามองเห็นภาพและเรียกว่า fimbria
จนกระทั่งทศวรรษ 1960 บรินตันได้เปิดตัวคำว่าพิลีโดยสร้างความแตกต่างระหว่างโครงสร้างเหล่านี้กับ fimbriae และส่วนขยายที่เหลือของเส้นใย
ลักษณะทั่วไป
แม้ว่าสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตจะถือว่า "เรียบง่าย" - เมื่อเทียบกับเชื้อสายของยูคาริโอต - พวกมันมีลักษณะหลายอย่างที่ทำให้มันค่อนข้างซับซ้อนไม่เพียง แต่ภายในเท่านั้น แต่ยังรวมถึงภายนอกด้วย
แบคทีเรียบางชนิดถูกล้อมรอบไปด้วยชุดของกระบวนการที่มีหน้าที่หลายอย่างส่วนใหญ่เป็นการเคลื่อนไหวและการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม
หนึ่งในส่วนขยายเหล่านี้คือ pili โครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายขนละเอียดและเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนยีนในแนวนอน
องค์ประกอบของโปรตีน
Pili ประกอบด้วยโปรตีนโอลิโกเมอริกที่เรียกว่าพิลินเป็นหลัก (16-20 kDa) พิลินถูกจัดเรียงในลักษณะขดลวดซึ่งกันและกันเพื่อสร้างโครงสร้างรูปทรงกระบอก โปรตีนนี้สามารถปรับเปลี่ยนการจัดเรียงโครงสร้างเพื่อเข้าร่วมในการเคลื่อนไหว
โครงสร้างและการวัด
พิลีธรรมดามีความยาวเฉลี่ย 0.3 ถึง 1.0 µm และเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 นาโนเมตร อย่างไรก็ตามมาตรการนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญขึ้นอยู่กับชนิดพันธุ์ที่เป็นปัญหา
พวกมันกระจายอยู่บนผิวเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ แต่มีรายงานทางเพศ pili ในกลุ่มแบคทีเรียแกรมลบเท่านั้น
มีนามสกุลอื่นที่คล้ายกับพิลิส แต่มีโครงสร้างและหน้าที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องชี้แจงประเด็นเหล่านี้เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน ตัวอย่างเช่นพิลีมีความบางและสั้นกว่าแฟลเจลลัมมาก
แม้ว่าผู้เขียนบางคนจะใช้คำว่า pili และ frimbriae เหมือนกัน แต่โดยทั่วไปแล้ว fimbriae จะพบเป็นจำนวนมากและมีส่วนร่วมในปรากฏการณ์การเกาะติดของจุลินทรีย์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำหนดความสามารถในการติดเชื้อของเซลล์ที่เป็นปัญหา
แม้ว่าพวกมันจะมีส่วนร่วมในการยึดเกาะด้วย แต่ pili ก็มีจำนวนน้อยลงและยาวขึ้น
พันธุศาสตร์
ยีนของแบคทีเรียที่เป็นรหัสสำหรับการก่อตัวของ pili สามารถอยู่บนโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตหรือเป็นเอนทิตีที่อยู่นอกโครโมโซมนั่นคือบนพลาสมิด
ประเภท
ในอดีต pili ได้รับการจัดกลุ่มโดยคำนึงถึงลักษณะทางฟีโนไทป์รวมทั้งคุณสมบัติของแอนติเจน การจำแนกประเภทที่กำหนดขึ้นในการศึกษาบุกเบิกของ pili นั้นคำนึงถึงความสามารถในการถ่ายเลือดออกโดยใช้ pili ที่มีอยู่ในเชื้อ E. coli สายพันธุ์ต่างๆ
การจำแนกประเภทที่สองขึ้นอยู่กับลักษณะทางสัณฐานวิทยาสัมพัทธ์ในสามกลุ่ม: พิลียืดหยุ่นและบางยืดหยุ่นและหนาและแข็ง
การจำแนกประเภทสุดท้ายเสนอสองประเภทหลัก: pili ธรรมดาและ pili ทางเพศ เนื่องจากการจำแนกประเภทขึ้นอยู่กับหน้าที่ของโครงสร้างเป็นหลักเราจะกล่าวถึงแต่ละประเภทโดยละเอียดในหัวข้อถัดไป
คุณสมบัติ
การเชื่อมต่อกัน
การแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมไม่ได้ จำกัด เฉพาะการส่งผ่านดีเอ็นเอจากพ่อแม่สู่ลูก ในทุกเชื้อสายของชีวิตปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการถ่ายโอนยีนในแนวนอน (THG สำหรับระยะสั้น) เป็นที่แพร่หลายซึ่งบุคคลในยุคเดียวกันซึ่งอาจเกี่ยวข้องหรือไม่เกี่ยวข้องกันก็สามารถแลกเปลี่ยนดีเอ็นเอได้
ในโปรคาริโอต THG รูปแบบหนึ่งคือการผันคำกริยาซึ่งเกี่ยวข้องกับการส่งผ่านของสารพันธุกรรมจากบุคคลหนึ่งไปยังอีกคนหนึ่งและโครงสร้างที่ใช้คือพิลีทางเพศ ส่วนขยายนี้จะทำหน้าที่เป็น "สะพาน" ซึ่งแบคทีเรียที่เรียกว่า F + จะเชื่อมต่อกับ F- และทางเดินของดีเอ็นเอจะเกิดขึ้น
ลักษณะเฉพาะอย่างหนึ่งของการผันคำกริยาคือต้องมีการสัมผัสทางกายภาพระหว่างแบคทีเรียที่เข้าร่วม ดีเอ็นเอที่ได้รับบริจาคโดยทั่วไปจะเพิ่มการทำงานให้กับแบคทีเรียของผู้รับรวมถึงความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะหรือความสามารถในการเผาผลาญสารประกอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ
THG มีสองประเภทเพิ่มเติม ได้แก่ : การแปลงและการแปลงสัญญาณ เมื่อรวมกับการผันคำกริยากระบวนการเหล่านี้ได้ก่อให้เกิดวิวัฒนาการของจีโนมของสิ่งมีชีวิต (ไม่ใช่แค่แบคทีเรีย) เพิ่มระดับความซับซ้อนที่สูงขึ้นให้กับต้นไม้แห่งชีวิต - ถ้าเราเพิ่มเหตุการณ์ THG มันจะดีกว่าที่จะอ้างถึงเครือข่ายและ ไม่ใช่ต้นไม้
การเคลื่อนไหว
ในสายพันธุ์ Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae และใน E. coli สายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงมาก pili มีบทบาทในการเคลื่อนไหว
การเคลื่อนที่ของกลุ่มแบคทีเรียนี้เกิดขึ้นดังนี้หน่วยย่อยของโปรตีนที่ประกอบขึ้น - พิลินยื่นออกมาจากพิลัส จากนั้นส่วนขยายใหม่นี้จะสัมผัสกับพื้นผิวของเซลล์แปลกปลอมและเมื่อถึงส่วนขยายจะหดกลับทำให้เกิดการเคลื่อนไหวในเซลล์
การเคลื่อนไหวประเภทแรกนี้เรียกว่าการเคลื่อนไหวแบบหดตัว ตามที่คาดไว้การดำเนินการตามรูปแบบการเคลื่อนไหวนี้ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหวสั้น ๆ ไม่ต่อเนื่อง
การเคลื่อนที่ประเภทที่สองเรียกว่าการเคลื่อนที่แบบร่อนและเป็นลักษณะของ myxobacteria มันเกี่ยวข้องกับการกระจัดของเซลล์ในสภาพแวดล้อมที่สัดส่วนของน้ำค่อนข้างต่ำเช่นดินหรือฟิล์มชีวภาพ อย่างไรก็ตามกลไกดังกล่าวยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก
ผู้เขียนคนอื่นมีมุมมองที่แตกต่างกัน (ดู Zhou & Li, 2015) และแนะนำว่า pili ไม่ใช่โครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่
การยึดเกาะและการก่อโรค
Pili มีส่วนร่วมในการยึดเกาะของเซลล์แบคทีเรียกับพื้นผิวต่างๆทั้งทางชีวภาพและทางชีวภาพ
ในแบคทีเรียแกรมลบการปรากฏตัวของพิลี (และฟิมเบรียตามที่กล่าวไว้ข้างต้น) เกี่ยวข้องกับการควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุลินทรีย์กับจุลินทรีย์และโฮสต์กับเชื้อโรคซึ่งมีความสำคัญในการพัฒนาของโรค
โปรดทราบว่าการยึดเกาะของจุลินทรีย์กับเซลล์เจ้าบ้านเป็นขั้นตอนที่สำคัญในระยะแรกของโรค
อ้างอิง
- Clewell, DB (Ed.) (2013) การผันคำกริยาของแบคทีเรีย Springer Science & Business Media
- De Vries, FP, Cole, R. , Dankert, J. , Frosch, M. , & Van Putten, JP (1998) Neisseria meningitidis ผลิต Opc adhesin จับตัวรับโปรตีโอไกลแคนของเซลล์เยื่อบุผิว จุลชีววิทยาระดับโมเลกุล, 27 (6), 1203-1212.
- Llosa, M. , Gomis-Rüth, FX, Coll, M. , & Cruz, FDL (2002) การผันคำกริยาของแบคทีเรีย: กลไกสองขั้นตอนสำหรับการขนส่งดีเอ็นเอ จุลชีววิทยาระดับโมเลกุล, 45 (1), 1-8.
- Schaechter, M. (Ed.). (2010) สารานุกรมจุลชีววิทยาแบบตั้งโต๊ะ. สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Tortora, GJ, Funke, BR, Case, CL, & Johnson, TR (2016). จุลชีววิทยา: บทนำ เพียร์สัน
- Zhou, X. , & Li, Y. (Eds.) (2015) Atlas of Oral Microbiology: From Healthy Microflora to Disease. สำนักพิมพ์วิชาการ.