Эта статья входит в число добротных статей

Старение бактерий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Старе́ние бакте́рий (англ. Bacterial senescence) — постепенное угасание клеточных функций у отдельных бактериальных клеток со временем. Индикаторами старения служат децентрализованное деление и повышенная вероятность гибели. Главной причиной старения бактериальных клеток считают накопление повреждений клеточных структур (факторов старения). Признаки репликативного старения демонстрирует бактерия Caulobacter crescentus[англ.] на этапе асимметричного деления[1]. Бактерии, которые в норме делятся симметрично, такие как кишечная палочка (Escherichia coli), при некоторых условиях окружающей среды начинают делиться слегка асимметрично, что можно рассматривать как проявление репликативного старения[2][3][4].

Факторы старения[править | править код]

Под факторами старения понимают накопление неустранимых повреждений компонентов клетки, которые непосредственно приводят к пониженной жизнеспособности бактерий. Факторами старения могут выступать повреждения ДНК, накопление старого материала клеточной стенки, неуложенных или повреждённых белков. Полюса клетки E. coli могут служить показателем старения, поскольку один из полюсов каждая бактерия наследует от материнской клетки, а один достраивает сама. Важную роль в старении играют тельца включения, представляющие собой скопления повреждённых и неуложенных белков[1][2][3].

Механизмы[править | править код]

Две стадии жизненного цикла Caulobacter crescentus: подвижная клетка и клетка-стебелёк

Старение клетки начинается с асимметричного деления, приводящего к неравному разделению факторов старения между дочерними клетками. Существует мнение, что неравное разделение повреждений между двумя клетками при делении одноклеточных организмов минимизирует их влияние на популяцию в целом: клетка, получившая больше повреждений, погибнет, но зато оставшаяся в живых клетка будет иметь меньше повреждений, чем её предшественница[5][6]. Это относится не только к бактериям: например, при почковании дрожжей Sacchoaromyces cerevisiae факторы старения остаются в материнской клетке, так что дочерняя клетка получается «моложе»[7].

Наиболее отчётливо бактериальное старение проявляется у Caulobacter crescentus, у которой оно впервые было описано. В начале жизненного цикла бактерия представляет собой подвижную клетку. Когда она находит подходящий субстрат, она оседает на него, превращаясь в неподвижную клетку-стебелёк. Клетка-стебелёк начинает делиться, отделяя новые подвижные клетки. Однако со временем новых клеток образуется всё меньше[1], что можно рассматривать как признак старения[8].

Считается, что бактерии, делящиеся симметрично, бессмертны[9]. Однако у E. coli удалось обнаружить признаки старения в ходе наблюдения за старым и новым клеточным полюсами. Дочерняя клетка, унаследовавшая старый полюс материнской клетки, росла значительно медленнее, чем та, которая унаследовала новый полюс[2]. Пониженная скорость роста, вероятно, по крайней мере отчасти была вызвана тем, что тельца включения скапливались около старой клеточной стенки[3]. Такая локализация, по-видимому, объясняется пониженной скоростью диффузии плотных скоплений макромолекул, а также их вытеснением на периферию клетки нуклеоидом[10]. Схожий механизм старения был описан у дрожжей Schizosaccharomyces pombe, которые делятся бинарным делением, а не почкуются, как S. cerevisiae[11].

Однако первоначальные данные о старении у E. coli были частично опровергнуты более поздними исследованиями, использующими микрогидродинамику. В этих экспериментах отдельные клетки демонстрировали постоянную скорость роста на протяжении сотни последовательных клеточных делений, хотя с каждым делением всё больше клеток погибало[4].

Примечания[править | править код]

  1. ↑ 1 2 3 Ackermann M., Stearns S. C., Jenal U. Senescence in a bacterium with asymmetric division. (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2003. — 20 June (vol. 300, no. 5627). — P. 1920—1920. — doi:10.1126/science.1083532. — PMID 12817142. [исправить]
  2. ↑ 1 2 3 Stewart E. J., Madden R., Paul G., Taddei F. Aging and death in an organism that reproduces by morphologically symmetric division. (англ.) // PLoS Biology. — 2005. — February (vol. 3, no. 2). — P. e45—45. — doi:10.1371/journal.pbio.0030045. — PMID 15685293. [исправить]
  3. ↑ 1 2 3 Lindner A. B., Madden R., Demarez A., Stewart E. J., Taddei F. Asymmetric segregation of protein aggregates is associated with cellular aging and rejuvenation. (англ.) // Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of America. — 2008. — 26 February (vol. 105, no. 8). — P. 3076—3081. — doi:10.1073/pnas.0708931105. — PMID 18287048. [исправить]
  4. ↑ 1 2 Wang P., Robert L., Pelletier J., Dang W. L., Taddei F., Wright A., Jun S. Robust growth of Escherichia coli. (англ.) // Current Biology : CB. — 2010. — 22 June (vol. 20, no. 12). — P. 1099—1103. — doi:10.1016/j.cub.2010.04.045. — PMID 20537537. [исправить]
  5. ↑ Watve M., Parab S., Jogdand P., Keni S. Aging may be a conditional strategic choice and not an inevitable outcome for bacteria. (англ.) // Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of America. — 2006. — 3 October (vol. 103, no. 40). — P. 14831—14835. — doi:10.1073/pnas.0606499103. — PMID 17001004. [исправить]
  6. ↑ Abrams P. A., Ludwig D. OPTIMALITY THEORY, GOMPERTZ' LAW, AND THE DISPOSABLE SOMA THEORY OF SENESCENCE. (англ.) // Evolution; International Journal Of Organic Evolution. — 1995. — December (vol. 49, no. 6). — P. 1055—1066. — doi:10.1111/j.1558-5646.1995.tb04433.x. — PMID 28568528. [исправить]
  7. ↑ Aguilaniu H., Gustafsson L., Rigoulet M., Nyström T. Asymmetric inheritance of oxidatively damaged proteins during cytokinesis. (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2003. — 14 March (vol. 299, no. 5613). — P. 1751—1753. — doi:10.1126/science.1080418. — PMID 12610228. [исправить]
  8. ↑ Nyström Thomas. A Bacterial Kind of Aging (англ.) // PLoS Genetics. — 2007. — Vol. 3, no. 12. — P. e224. — ISSN 1553-7390. — doi:10.1371/journal.pgen.0030224. [исправить]
  9. ↑ Moseley J. B. Cellular aging: symmetry evades senescence. (англ.) // Current Biology : CB. — 2013. — 7 October (vol. 23, no. 19). — P. 871—873. — doi:10.1016/j.cub.2013.08.013. — PMID 24112980. [исправить]
  10. ↑ Coquel Anne-Sophie, Jacob Jean-Pascal, Primet Mael, Demarez Alice, Dimiccoli Mariella, Julou Thomas, Moisan Lionel, Lindner Ariel B., Berry Hugues. Localization of Protein Aggregation in Escherichia coli Is Governed by Diffusion and Nucleoid Macromolecular Crowding Effect (англ.) // PLoS Computational Biology. — 2013. — 25 April (vol. 9, no. 4). — P. e1003038. — ISSN 1553-7358. — doi:10.1371/journal.pcbi.1003038. [исправить]
  11. ↑ Coelho M., Dereli A., Haese A., Kühn S., Malinovska L., DeSantis M. E., Shorter J., Alberti S., Gross T., Tolić-Nørrelykke I. M. Fission yeast does not age under favorable conditions, but does so after stress. (англ.) // Current Biology : CB. — 2013. — 7 October (vol. 23, no. 19). — P. 1844—1852. — doi:10.1016/j.cub.2013.07.084. — PMID 24035542. [исправить]


Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Старение_бактерий&oldid=113658481