QS – systems communication of Gram-negative bacterial cells

Quorum sensing (QS) is a communication mechanism used by bacteria to recognize cell population density fluctuations and control gene expression, which is a critical role both in intra- and interspecies communication and controls microbe-host interactions. QS is the process in which the bacterial cells detect threshold concentration of signaling molecules in the external environment, and then after having exceeded this allowable threshold, they respond accordingly and modify their behavior by altering the expression of their genes. Regulation of gene expression in response to the density of bacterial cells in a population is a key phenomenon in the mechanism of QS and it is used by both Gram-negative and Gram-positive bacteria. In Gram-negative bacteria LuxR protein plays a key role in QS system as a type of transcription regulators and participates in a variety of biological behaviors with LuxI protein and signal molecules, including those encoding virulence factors and antibiotics biosynthesis, plasmid transfer, bioluminescence, and biofilm formation. New researches which highlight the unusual signaling molecules, novel regulatory components and heterogeneity in the QS system of Gram-negative bacteria are presented in this paper.

Quorum sensing (QS) jest mechanizmem komunikacji używanym przez bakterie do rozpoznawania zmian w zagęszczeniu populacji i kontroli ekspresji genów, który jest ważny zarówno w komunikacji wewnątrz jak i pomiędzy gatunkowej oraz kontroluje interakcje bakteria- -gospodarz. QS jest procesem, w którym komórki bakteryjne wykrywają progową koncentrację cząsteczek sygnałowych w środowisku zewnętrznym, a następnie, po przekroczeniu tego progu, odpowiadają swoiście i modyfikują swoje zachowanie przez zmiany w ekspresji genów. Regulacja ekspresji genów w odpowiedzi na gęstość komórek bakteryjnych w populacji jest kluczowym fenomenem w mechanizmie QS i jest stosowana zarówno przez bakterie Gramujemne, jak i Gram-dodatnie. U bakterii Gram-ujemnych białko LuxR odgrywa kluczową rolę w systemie QS jako rodzaj regulatora transkrypcji oraz wspólnie z białkiem LuxI i cząsteczkami sygnałowymi uczestniczy w różnych procesach biologicznych takich jak kodowanie czynników wirulencji i biosyntezie antybiotyków, w transferze plazmidów, bioluminescencji i formowaniu biofilmu. W pracy zaprezentowano nowe badania, które przybliżają te niezwykłe cząsteczki sygnałowe, nowe komponenty regulatorowe i heterogenność QS-systemu u bakterii Gram-ujemnych.