מעבדה מספר 7- תקשורת בין חיידקים מגישות:
תקציר מאז גילוי החיידקים של ידי Van Leeuwenhoek, הסברה הייתה כי אין ביניהם תקשורת וכי הם חיים כאינדיבידואלים. אולם, בשנות ה-60 התגלתה לראשונה מערכת לתקשורת בין חיידקים בשם quorum sensing, הגורמת לבקרת ביטוי גנים כתלות בצפיפות האוכלוסייה. מערכת זו מבוססת על הפרשה וקליטה של מולקולת סיגנל ספיציפית. במהלך השנים תוארו סוגים שונים של מולקולות סיגנל המשמשות לביטוי פנוטיפים שונים כגון ספורולציה, יצירת ביופילם, הפרשת פקטורים וירולנטים והארה. מערכת התקשורת הראשונה שתוארה הינה מערכת ההארה של חיידק ה-  vibrio fischeri אשר חי בסימביוזה עם הדיונון Euprymna   Scolopes ומאכלס בו איברי הארה מיוחדים. כאשר צפיפות אוכלוסיית ה- v. fischeri עולה היא מבצעת את ריאקציית ההארה.
במאמר זה נתאר ניסוי של בניית מערכת מחקר בו הכנסנו פלסמידים עליהם שובטו הגנים המקודדים לאופרון ההארה מחיידקי v. fischeri לתוך חיידקי E.coli. על ידי מערכת זו נבחן מה הם התנאים הדרושים לביצוע ריאקציית ההארה, כיצד תנאי הגידול משפיעים עליו, נאפיין את מולקולות הסיגנל ואת דרך המעבר שלהם בין התאים, ובאמצעות ניסוי נוסף נבחן גם את היכולת של v. fischeri לבצע תקשורת עם זני חיידקים השונים ממנו.
מתוצאות הניסוי הסקנו כי על מנת שההארה תתרחש יש צורך גם במולקולות סיגנל וגם באופרון ההארה. כמו כן ראינו כי מולקולות הסיגנל אינן חלבונים וכי הן מופרשות מהתא אל המדיום החוץ תאי ולהיפך בצורה של דיפוזיה ולא דרך מתווך חלבוני.
בנוסף, ראינו כי תנאי הגידול כגון טמפרטורה לא מתאימה או שימוש באנטיביוטיקה מונעים את ריאקציית ההארה. לבסוף, ראינו כי חיידקי v. fischeri לא מאפשרים תקשורת עם כל זני החיידקים השונים ממנו והדבר תלוי בסוג של מולקולות הסיגנל המופרשות. מבוא
בעבר, חשבו כי חיידקים חיים כאינדיבידואליים ואינם מסוגלים לתקשר בינם לבין אוכלוסיות החיידקים השונות שבסביבתם. אולם היום כבר יודעים כי חיידקים לא מתקיימים כתאים בודדים, אלא הינם אורגניזם קולוניאלי המפיק תועלת ממערכות משוכללות של תקשורת בין תאים כדי להקל על ההסתגלות שלהם לשינויים בתנאי הסביבה.
החיידקים מתקשרים על ידי הפרשת סיגנלים כימיים לסביבה הגורמים לשינויים פיזיולוגיים שונים. ישנן שתי קטגוריות של סוגי כימיקליים המשמשות לסיגנלים- חיידקי גרם חיוביים משתמשים בעיקר בחומצות אמינו ופפטידים קצרים ואילו חיידקי הגרם השליליים משתמשים לרוב בנגזרות של חומצות שומן. המולקולה הנפוצה ביותר בחיידקי גרם שליליים היא acyl-homoserine lacton (acyl-HSL) והינה מולקולה קטנה המועברת בדיפוזיה ומבצעת השראה לשעתוק אופרון ההארה. מודולציה של התהליכים הפיזיולוגיים המבוקרים על ידי מולקולה זו מתרחשים כתלות בצפיפות התאים.
מולקולת הסיגנל acyl-HSL משמשת את הבקטריות לבצע Quorum Sensing שהינו חישת מספר הנוכחים. זוהי למעשה היכולת של החיידקים לחוש בצפיפות התאים בטרם הם מבטאים פנוטיפ כמו יצירת ביופילם, ספורולציה, בקרת הפרשת פקטורים וירולנטים, Competence וביצוע ריאקציית הארה, בה נעסוק במאמר זה.
דוגמא לחיידקים המבצעים את ריאקציית ההארה הם חיידקי ה-Vibrio fischeri  החיים בסימביוזה עם מספר יצורים ימיים ביניהם הדיונון Euprymna Scolopes, בו הם מאכלסים אברוני הארה מיוחדים. נוכחותם באברוני ההארה אלה מאפשר להם, כאשר הם מגיעים לצפיפות מסוימת לבצע את ריאקציית ההארה ובכך לסייע לדיונון בהגנה מפני טורפים.
בתמורה לכך, היצורים הימיים מספקים לחיידקים אלה נוטריינטים.
אופרון ההארה מורכב משמונה גנים של lux (A-E,I,G,R) והם משועתקים בצורה דו כיוונית.
ריאקציית ההארה הינה- התוצרים של luxR ו-luxI מתפקדים כרגולטורים להארה. הגנים luxA ו-luxB מקודדים לתת יחידות של האנזים heterodimeric luciferase המקטלז את תהליך החמצון של אלדהיד וחיזור של המונונוקלאוטיד flavin. בו זמנית יש שחרור של אנרגיה זמינה הנראית כאור כחול- ירוק באורך גל של 490nm.
הגנים luxC-E מקודדים לחלבונים היוצרים קומפלקס מולטיאנזימטי האחראי לסינתזת הסובסטרט אלדהיד, בו משתמש האנזים לוציפראז. הגן luxG מקודד ל-flavin רדוקטאז הדרוש לריאקציה ולאחריו יש את הגן המקודד לאתר הטרמינציה של השעתוק.
–
ציון- 91.5
כותרת ותקציר- 8/8
מבוא-8/8
שיטות- 6.5/10 תוצאות- 17/20 דיון-29/32
שאלות הרחבה-20/20 ביבליוגרפיה- 2/2