WICI PERYPLAZMATYCZNE

Kręntki to bakterie gram-ujemne o bardzo wydłużonym kształcie - przypominają mikroskopijną dżdżownicę. Krętki otoczone są błoną cytoplazmatyczną. W tym ubraniu krętkek wygląda, jak długi worek na wszystko to, co w cytoplaźmie zawiera bakteria prokariotyczna. Kolejna powłoka otaczająca krętki, to ściana komórkowa. Następna, to kolejna błona komórkowa (zewnetrzna).

Jest to temat na długi tekst, ponieważ krętki to zdumiewające bakterie mające tyle wyrafinowanych mechanizmów umożliwiajacych przetrwanie, że można je traktować, jako jedne z najdziwniejszych organizmów żywych na ziemi! W niniejszym poście skoncentruję się na opisie organizacji ich zdumiewającego systemu ruchu.

Silnik napędzający wić osadzony jest w błonie cytoplazmatycznej. Statory również i ponadto są zakotwiczone w scianie komórkowej. Posiada jeden pierścień P, który mocuje silnik w scianie komórkowej. Oraz wał napędowy. Wał obracający wić nie przebija jednak błony na powierzchni komórki. Kątnik i długa wić wykształcają się miedzy zewnętrzną błoną komórkową i ścianą komórkową - w przestrzeni peryplazmatycznej.

W miarę wzrostu wić owija długie ciało bakterii przylegając do twardej ściany komórkowej. W tym przypadku silniki można wyobrazić sobie jsko mięśnie. Wici jako ścięgna, a zewnętrzną błonę, jako skórę, która je pokrywa. Wici nie są splątane choć łączą się w dwie wychodzące z przeciwnych końców ciała bakterii wiązki. Zapobiega to zaburzaniu ich swobodnej rotacji. Łączeniu i splątaniu wici zapobiega specjalna otoczka pokrywająca włókna. Służy ona też za smar zapobiegający zbyt dużemu tarciu o scianę komórkową wokół której owijają się wiązki wici.

Krętki posiadają kilka silników. Po trzy, cztery na każdym z końców długiego ciała. Wici, którymi obracają tworzą dwie wiązki oplatające ciało bakterii z jednej i drugiej strony. Synchroniczna praca silników regulowana w specyficzny sposób nadaje krętkom charakterystyczny spiralny ruch. Na jednym końcu wydłużonego cylindrycznie ciała bakterii silniki ktręcą wiciami w jedną stronę, na drugim w przeciwną. Gdy silniki po obu stronach zmienią kierunek obrotu bakteria może płynąć do tyłu.

Krętki – typ długich i cienkich bakterii Gram-ujemnych, przypominających korkociągi o długości 10 – 13 µm Treponema pallidum. Poruszają się ruchami rotacyjnymi przy pomocy swoistych wewnętrznych rzęsek zwanych nićmi osiowymi. Żyją zarówno w warunkach tlenowych jak i beztlenowych.

Borrelia burgdorferi – mikroaerofilna bakteria Gram-ujemna o kształcie krętka średnicy 0,3-0,5 µm i długości 20-30 µm powodująca w Ameryce Północnej najczęściej spośród krętków Borrelia chorobę zakaźną – boreliozę.

Leptospira (gr. leptos czyli cienki, łac. spira czyli spiralny) – rodzaj bakterii Gram-ujemnych, należący do typu krętków. Występują gatunki pasożytnicze, saprofityczne oraz takie, które posiadają cechy obu.

Przestrzeń peryplazmatyczna –obszar pomiędzy błoną zewnętrzną otoczki bakteryjnej bakterii Gram-ujemnej a błoną komórkową (cytoplazmatyczną) i stanowi przestrzeń wewnątrzbłonową ściany komórkowej-za wikipedią

Opis jednej z przypiętych do posta ilustracji:

- Schematyczne modele wici zewnętrznej E. coli (A i C)

- oraz wici peryplazmatycznej B. burgdorferi (B i D)

https://youtu.be/ZAbq-U6rHXU

https://tiny.pl/crrh6

Wici peryplazmatyczne różnią się od wici zewnętrznej, ponieważ są zamknięte w błonie zewnętrznej, a ich motory wici są znacznie większe i bardziej złożone:

https://tiny.pl/crrtc

Jednak podstawowa architektura obu typów wici jest porównywalna. Wspólne struktury obejmują pierścień MS, pierścień C, pręt, hak, włókno, stojan i urządzenie eksportujące.

Sekwencyjny proces składania wici ujawniony u B. burgdorferi. (50) W stanie montażu sprzed T3S zmontowano większość elementów silnika wiciowego, z wyjątkiem pręta wiciowego, który obejmuje pierścień MS, pierścień C, stojany, aparat eksportujący i unikalny kołnierz struktury peryplazmatycznej. Kanał wydzielniczy w pierścieniu MS jest zamknięty (pierwszy panel). Eksport substratów prętów otwiera kanał, a proksymalne substraty prętów [FliE, FlgB, FlgC i FlhO (homolog FlgF)] wspólnie łączą się w stabilną proksymalną strukturę pręta (drugi panel). Dystalne białko pręcika FlgG dodaje się do proksymalnego pręcika i polimeryzuje, aż osiągnie określoną długość. Po zakończeniu montażu pręta nasadka haka jest eksportowana, a pierścień P jest montowany wokół pręta (trzeci panel). Zespół haka jest wspierany przez nasadkę haka. (83) Po zakończeniu montażu haczyka połączenie haczyka z żarnikiem i nasadka żarnika są eksportowane (czwarty panel). Zespół żarnika jest wspierany przez nasadkę żarnika (piąty panel). (84)

Źródła

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/bi500059y#

https://tiny.pl/crxkf

https://www.researchgate.net/figure/Morphology-and-cellular-architecture-of-Borrelia-burgdorferi-a-Borrelia-burgdorferi-has_fig3_312095196

https://tiny.pl/crmhw

https://microbiologynote.com/pl/bacterial-flagella-definition-structure/?utm_content=cmp-true

https://naturmedical.pl/uslugi/borelioza/

https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Borrelia_burgdorferi

http://allaboutborreliaburgdorferi.blogspot.com/2013/04/?m=1

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mmi.13152

https://youtu.be/ZAbq-U6rHXU

https://youtu.be/PBrxh3N8CuA

https://elifesciences.org/articles/53672

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/847533v2.full

„Bakterie krętków, w tym ważne patogeny, wykazują charakterystyczny sposób pływania poprzez falowanie całej komórki. Ruchliwość jest napędzana rotacją superskręconych „endofagelli”, które owijają się wokół ciała komórki, zamknięte w przestrzeni peryplazmatycznej.

Aby zbadać podstawy strukturalne superskręcenia wici, które ma kluczowe znaczenie dla ruchliwości, określiliśmy strukturę natywnych włókien wici u krętka Leptospira, integrując tomografię krioelektronową o wysokiej rozdzielczości i krystalografię rentgenowską.

Pokazujemy, że te włókna są pokryte wysoce asymetryczną, wieloskładnikową warstwą otoczki, w przeciwieństwie do homopolimerów zawierających tylko flagellinę, które wcześniej obserwowano w bakteriach egzoflagelowanych.

Wyraźne białka otoczki lokalizują się na wewnętrznych i zewnętrznych krzywiznach włókna. W ten sposób definiują geometrię superskręcenia, wyjaśniając kluczową cechę funkcjonalną tej wici krętka.”

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/847533v2.full

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369527415001368

Ruchliwość krętków i chemotaksja w naturalnym cyklu enzootycznym

https://journals.asm.org/doi/10.1128/iai.00264-16

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/303222v1.full

https://www.cell.com/trends/microbiology/fulltext/S0966-842X%2822%2900256-6