a Fototaxis az organizmusok azon képessége, hogy egy fényforrásra reagálva irányosan mozogjanak. Sok cianobaktérium fototaxist mutat, mind a fényforrás felé, mind attól távol. A környezetben valószínűleg előnyt jelent a fotoszintézis optimális fényviszonyaiba való elmozdulás képessége. Különösen érdekli, hogy a sejtek hogyan érzékelik a különböző hullámhosszúságú fényt; az érintett fotoreceptorok és a folyamatban részt vevő jelátviteli kaszkád.
a Synechocystis sp-ben a motilitás és a fototaxis folyamatának boncolására. létrehoztunk egy transzpozon-tagged motility-mutánsok könyvtárát. Ezek közül a címkézett motilitási mutánsok közül több a chemotaxis-szerű génekhez kapcsolódott a lokuszokban, amelyeket adólókuszoknak neveztünk el. A kemotaxis fehérjék szerepe a jelátvitelben meglehetősen jól ismert a flagellált bélben oldódó baktériumokban, de sokkal kevésbé más rendszerekben. Synechocystis sp. három adólókusza van, amelyek közül kettő részt vesz a motilitási válaszokban. A tax1 lokusz (amely fotoreceptort, TaxD1-et tartalmaz) megzavarása negatív fototaktikus mutánsokat eredményez, míg a tax3 mutánsok nem mozgékonyak és nincs pili. Számos új mutáns, amely aberráns a fototaxisban, biokémiai és genetikai megközelítéssel jellemezhető. Kidolgoztuk a fototaxis előzetes modelljét, és kifejlesztettünk egy rendszert a fototaxis elemzésére a mikrobiális szőnyegekből izolált termofil cianobaktériumokban.
megmutattuk, hogy a modell organizmusban Synechocystis. sp. a fototaxis egy felületfüggő jelenség, amelyhez IV. típusú pili szükséges, nem pedig flagella. Sok Gram-negatív baktérium rendelkezik IV-es típusú pili – vel, amelyek hosszú multifunkcionális, fehérjeszerű felületi függelékek. Érdekes módon a IV-es típusú pili-k különféle funkciókhoz szükségesek, mint például a társadalmi motilitás, a gazdaszervezet-kórokozó felismerés, az exogén DNS felvételének képessége és a biofilm képződése.
jelenleg time lapse videomikroszkópos és nyomkövető programokat használunk az egyes sejtek és populációk követésére, hogy alapvető kérdéseket tegyünk fel a motilitást szabályozó paraméterekkel kapcsolatban. Doron Levy-vel (Matematika Tanszék, Marylandi Egyetem) együttműködve modellezzük a társadalmi dinamikát a felületfüggő motilitásban. Nemrégiben K. C. Huang csoportjával (biotechnológiai Tanszék, Stanford) is létrehoztunk együttműködést a felületfüggő motilitás szimulálására és szabályozására. Valószínű, hogy a sejtek csoportként működnek, és a csoportkommunikáció dinamikáját pili és molekuláris jelek, például cAMP közvetítik. A kommunikáció szerepe különösen fontos a mikrobiális szőnyegeknél és más baktériumközösségeknél a természetes környezetben.
filmek és képek: hamarosan!
releváns kiadványok (PDF változat elérhető a kiadványok alatt)
1. Burriesci M. és Bhaya D. (2008) Fototaktikus válaszok követése és a Synechocystis SP mozgékonyságának modellezése. törzs PCC6803 J. Photochem. Fotobiol. 91 (2-3): 77-86
2. Bhaya, D, Levy, D., Requeijo, T. A Fototaxis csoportdinamikája: kölcsönhatásban lévő sztochasztikus Sokrészecskés rendszerek és azok Kontinuumhatára S. Benzoni-Gavage és D. Serre (Szerk.), `Hiperbolikus problémák: elmélet, számjegyek, alkalmazások”, a hiperbolikus problémákról szóló tizenegyedik Nemzetközi Konferencia anyagai, Lyon, 2006. Springer-Verlag, Berlin, 2008, 145-159.o.
3. Bhaya, D., (2004) fény számít: Fototaxis és jelátvitel egysejtű cianobaktériumokban Mol. Mikrobiol. 53: 745-754
4. Ng, W-O, Grossman A. R. és D. Bhaya (2003) több fénybemenet vezérli a Fototaxist a Synechocystis sp-ben. PCC6803 J törzs.Bakteriol 185: 1599-607.
5. Bhaya D, Takahashi A, Shahi P., and A R. Grossman (2001) új motilitási mutánsok a Synechocystis PCC6803-ból, amelyet in vitro transzpozon mutagenezis generál. J. Bakteriol. 183: 6140-6143
6. Bhaya, D., Fazeli F, Nakasugi K. N., és Burriesci M., (2006) Fototaxis és csökkent motilitás adenilil-ciklázban és cikláz receptor fehérje mutánsokban Synechocystis sp. PCC6803 törzs J. Bakteriol 188: 7306-7610
7. Bhaya D, Takahashi, A és R. Grossman (2001) fényszabályozása TypeIV pilus-függő motilitás által kemoszenzor-szerű elemek Synechocystis PCC 6803. Proc. NAT. Acad. Sci. U. S. A., 98: 7540-7545
8. Bhaya, D, N. R. Bianco, D. Bryant és A. R. Grossman (2000) IV.típusú pilus biogenezis és motilitás a cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803. Mol. Mikrobiol. 37: 941-951
9. Bhaya, D. és A. R. Grossman (1999) egy alternatív szigma faktor szerepe a motilitásban és a pilusképződésben a cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803 törzs. Proc. NAT. Acad. Sci. U. S. A., 96: 3188-3193