正反馈与噪声激活分枝杆菌中的严谨反应调节因子 Rel
分子网络
2015-05-13 v1 细胞行为
摘要
同基因微生物种群中的表型异质性使部分种群能够在压力下存活。在分枝杆菌中，营养和氧气剥夺等压力会激活涉及双组分系统 MprAB 和σ因子 SigE 的应激反应通路。SigE 进而激活严谨反应调节因子 rel 的表达。酶聚磷酸激酶 1 (PPK1) 通过合成激活 MprB 所需的聚磷酸来调节该通路。细菌细胞亚群如何确切地发展出持久性尚不清楚。Rel 是分枝杆菌持久性所必需的。在此，我们展示了生长中的分枝杆菌种群中 rel 表达水平的分布呈双峰状，具有分别对应低 (L) 和高 (H) 表达状态的两个distinct 峰值，并进一步确定涉及 mprAB 操纵子的正反馈回路以及随机基因表达是造成表型异质性的原因。结合流式细胞术的单细胞分析与理论建模，我们观察到在生长过程中，噪声驱动的跃迁在进入稳定期之前的时间“机会窗口”内，使一部分细胞从 L 状态转变为 H 状态。我们发现 rel 表达对 PPK1 浓度变化的响应中存在迟滞现象的证据。我们的结果首次提供了证据，表明双稳态和随机基因表达对于分枝杆菌中“具有优势的异质性”的发展可能至关重要。
引用
@article{arxiv.0802.1580,
title = {Positive feedback and noise activate the stringent response regulator Rel in mycobacteria},
author = {Kamakshi Sureka and Bhaswar Ghosh and Arunava Dasgupta and Joyoti Basu and Manikuntala Kundu and Indrani Bose},
journal= {arXiv preprint arXiv:0802.1580},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in PLoS One