Metabolická kontrola buněčného cyklu u bakterií

Abstract

Metabolic control of cell cycle has been studied for a long time in bacteria, but it is not still fully elucitated. The mechanisms described for several decades have been described in more detail and find new connections between basic metabolism and the cell division process itself. Cell cycle regulation, depending on metabolism and nutritional conditions, takes place over all steps of the cycle. The most mechanisms are studied at the level of bacterial division formation. Nutritional deprivation induces stress responses that use low-molecular substances which are involved in signaling pathways and which regulate the cell cycle. One of the most studying is the molecule of guanosine (penta)tetraphosphate (p)ppGpp, which affects cell cycle at the level of genes expression, at the level of proteins involved in the process of creating divisome, even at the level of replication. Recent research revealed that some enzymes with their already known enzymatic function in major metabolic pathways (glycolysis and TCA), also have a function as sensors that transmit a signal about the nutritional change directly to the division apparatus of the cell. These enzymes regulate the formation of the Z ring through the protein FtsZ or its auxiliary proteins most often and have been found in Gram-positive (Bacillus...

Metabolická kontrola buněčného cyklu je u bakterií již dlouho studována, ale zdaleka není zcela objasněna. Mechanismy popsané již několik desetiletí se podařilo popsat detailněji a byla objevena nová propojení mezi základním metabolismem a samotným procesem dělení buněk. Regulace buněčného cyklu v závislosti na metabolismu a nutričních podmínkách probíhá na všech stupních cyklu. Nejvíce je prostudováno na úrovni vytváření bakteriálního divisomu. Nutriční deprivace vyvolávají stresové odpovědi, při kterých se uplatňují nízkomolekulární látky, které se účastní v signálních drahách, a které buněčný cyklus regulují. Jedna z nejvíce studovaných je molekula guanosin(penta)tetrafosfátu (p)ppGpp, která ovlivňuje buněčný cyklus na úrovni exprese genů, na úrovni proteinů zúčastněných v procesu vytváření divisomu, i na úrovni replikace. Současné výzkumy odhalily, že některé enzymy s již známou enzymatickou funkcí v hlavních metabolických drahách (glykolýzy či TCA), fungují i jako senzory, které přenášejí signál o nutriční změně přímo do dělícího aparátu buňky. Tyto enzymy nejčastěji regulují tvorbu Z prstence ovlivněním funkce proteinu FtsZ nebo jeho pomocných proteinů a byly nalezeny v grampozitivních (Bacillus subtilis) i gramnegativních bakteriích (Escherichia coli, Caulobacter crescentus). V neposlední...