חיידקים בצורת L

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש
התרבות של צורות L של ליסטריה מונוציטוגנס, על ידי יצירת בועיות פנימיות וחיצוניות

חיידקים בצורת L (באנגלית: L-form bacteria) הם חיידקים השייכים לקבוצת חיידקים חסרי דופן תא - (CWDB) Cell Wall Deficient Bacteria.[1][2] מקור החיידקים בצורת-L בחיידקים מקבוצות שונות.[3][4] מבחינים בין שני סוגים של צורות L: צורות לא יציבות המכונות ספרופלסטים (אנ') המסוגלים לחזור למורפולוגיה המקורית של בעלי דופן תא, וצורות יציבות שאינן מסוגלות לחזור למבנה של החיידקים המקוריים.

היסטוריה

חיידקים בצורת L בודדו לראשונה בשנת 1935 על ידי אמי קליינברגר-נובל (אנ'), אשר כינתה אותם "צורות L" על שם מכון ליסטר לרפואה מונעת בלונדון (אנ') בו עבדה.[5] בתחילת דרכה היא הגדירה את צורות הגדילה האלה כסימביונטים הקשורים למיקרואורגניזמים הגורמים לדלקת ריאות (PPLO) הקרויים מיקופלזמה,[6] המיקופלזמה שייכים למשפחת Mollicutes (אנ') המכילה מינים טפיליים וספרופיטים של חיידקים חסרי דופן-תא.[7][8] מבחינה מורפולוגית המיקופלזמה דומים לחיידקים בצורת L ולכן הם נחשבו בעבר לצורות L יציבות. לחלופין, בגלל גודלם הזעיר נחשבו בעבר אפילו לנגיפים. ניתוח פילוגנטי של חיידקים בצורת L הביא להבנה כי אלו חיידקים שאיבדו את דופן התא במהלך התפתחותם.[9] המיקופלזמה והחיידקים בצורת L עמידים לפניצילין בגלל העדר דופן תא.[7][8]

התרבות ומורפולוגיה

ברוב החיידקים החלוקה התאית מתרחשת על ידי ביקוע בינארי המכונה פליגה. תהליך הפליגה בחיידקים מצריך דופן תא ורכיבים של שלד תאי המכונה ציטוסקלטון (אנ') הכולל מבנה טבעתי בשם Filamenting temperature-sensitive mutant Z - FtsZ שתפקידו לסמן את מיקום החלוקה הדו-קוטבית של התא. דופן התא חשובה לרבייה התאית ברוב המיקרואורגניזמים. היכולת של חיידקים חסרי הדופן לגדול ולהתחלק בהיעדר שני מבנים אלה יוצאת דופן ועשויה לייצג מנגנון של חלוקת תאים שהתקיימה בצורות חיים ראשוניות. חלוקה ייחודית זו עבור התרבות תאית היא בתהליך של הנצה. ההנצה כרוכה בהתהוות בליטות דקות על פני שטח הפנים של התא, המבצבצות, מתרחבות וניתקות מתא האם. בדרך זו נוצרים תאים חדשים. משמעות היעדר דופן התא בצורות L פירושה שהחלוקה אינה מאורגנת בדומה לחלוקה הבינארית של חיידקים בעלי דופן תא ומובילה למגוון רחב של גודל תאים, החל מתאים זעירים וכלה בתאים גדולים.[3] מעקב אופן התרבות חיידקים בצורת L התאפשרה על ידי סדרה של תצלומים במיקרוסקופ אלקטרונים חודר ובמיקרוסקופ ניגוד פאזות (אנ').[10] צילומים סדרתיים שנעשו בתרביות של זנים שונים[6] הצביעו על טווח רחב של מבנים מעוגלים.[11] דופן התא קובע את מבנה החיידק: נקד, בצילוס או ספירלה. חוסר הדופן בחיידקים בעלי צורת L מקנה להם מורפולוגיה שונה מזו של חיידקי המוצא. בתצפיות מיקרוסקופיות שנעשו בחיידקים בעלי צורות L ממוצא של החיידק Bacillus subtilis נצפו חיידקים בעלי מבנה של כדור או כדורית, בעוד שחיידק המוצא הוא מתג. כל צורות ה-L חסרי דופן-תא נצבעות גראם-שלילי בהם חיידקי המוצא שלהם הם גראם-חיוביים או גראם-שליליים.

תרביות של חיידקים בצורת L

ניתן ליצור צורות L ממינים רבים של חיידקים בעלי דפנות בתנאי מעבדה המכונה In vitro, למשל מחיידקי Bacillus subtilis ו-Escherichia coli, הראשון מתג גראם חיובי והשני מתג גראם שלילי. עיכוב בניית דופן התא אפשרי בשתי דרכים: תוספת של אנטיביוטיקה המעכבת את הסינתזה של הפפטידוגליקן, או טיפול התאים בליזוזים, אנזים המעכל את דפנות התא. צורות ה-L נוצרות במצע ייחודי, בעל אוסמולריות (אנ') שווה לזו של ציטוזול החיידק, על מנת למנוע את תמותת החיידקים על ידע הלם אוסמוטי (אנ').[5] זנים בצורת L עלולים להיות בלתי יציבים, בעלי נטייה לשוב לצורתם המקורית הודות לצמיחה מחודשת של דופן תא. ניתן למנוע תופעה זו על ידי מתן אפשרות להתרבות ארוכת טווח בתנאי מחיה ממושכים המתאימים ליצירת צורות ה-L המאפשרת הצטברות של מוטנטים שאיבדו את היכולת ליצור את דופן התא בתהליך הקרוי סחף גנטי.[12] מחקרים מדעיים זיהו מוטציות המתרחשות בזנים הנגזרים מחיידקים סדירים.[3][5] מוטציה נקודתית אחת כזו בשם D92E באנזים yqiD / ispA P54383[13] המעורב במסלול המבלונאט (Mevalonate pathway) הקשור לחילוף החומרים של שומנים מגביר את תדירות היווצרות חיידקים בצורת L פי 1,000.[3] הסיבה להשפעה זו אינה ברורה, אך ההנחה היא שהעלייה בתדירות היווצרות חיידקים בצורת L קשורה לתפקידו של אנזים זה בהפיכת שומנים חשובים בתהליכי הסינתזה של הפפטידוגליקן[14] הדרוש לסינתזה של דופן התא.[15]

  • חיידק Bacillus subtilis, צילום ב-TEM.
    חיידק Bacillus subtilis, צילום ב-TEM.
  • חיידקי Bacillus subtilis בצורת L. צילום ב-TEM.
    חיידקי Bacillus subtilis בצורת L. צילום ב-TEM.
  • צילום במיקרוסקופ אלקטרונים של אוכלוסיית תאים בצורת L, חיידקי Bacillus subtilis. סרגל קנה המידה הוא 10 מיקרומטר.
    צילום במיקרוסקופ אלקטרונים של אוכלוסיית תאים בצורת L, חיידקי Bacillus subtilis. סרגל קנה המידה הוא 10 מיקרומטר.

משמעות קלינית

Mevalonate Pathway
מסלולי המבלונאט -Mevalonate Pathway

פרסומים מדעיים העלו את ההשערה כי חיידקים בצורת L עלולים לגרום למחלות בבני אדם[16] ובעלי חיים אחרים,[17] אך הראיות המקשרות אורגניזמים אלו למחלות הן מקוטעות ולעיתים אף סותרות, ולכן השערה זו נותרה שנויה במחלוקת.[18][19][8] אורגניזמים בצורת L נצפו בריאות עכברים לאחר חיסון ניסיוני עם החיידק Nocardia caviae[20][21] ומחקר שנערך לאחרונה הציע שאורגניזמים אלה עלולים להדביק חולים מדוכאי חיסון שעברו השתלת מח עצם.[22] ייתכן שהיווצרות זני חיידקים חסרי דפנות-תא תורמת לרכישת עמידות חיידקית לאנטיביוטיקה.[23][24] חיידקים בצורת L עשויים להיות שימושיים במחקר על צורות חיים מוקדמות ובביוטכנולוגיה. זנים אלה נבדקים לשימושים אפשריים בביוטכנולוגיה כזנים לייצור חלבון על ידי תהליכים של רקומבינציה.[25][26][27] היעדר דופן תא מאפשר ייצור כמויות גדולות של חלבונים המופרשים בקלות יחסית מתא החיידק. אילו לחיידקים היה דופן תא, החלבונים היו מצטברים בחלל הפריפלסמי של התא.[28][29] מבחינה קלינית, קיימת השערה המדעית היא כי ייתכן וחיידקים בצורת L הם תאים עמידים[30] שעלולים להוות מקור לזיהומים חוזרים.[31]

ראו גם

הערות שוליים

  1. ↑ Cell Wall Deficient Bacteria (CWDBs) - Art of Medicure, www.artofmedicure.eu
  2. ↑ 4.4D: Mycoplasmas and Other Cell-Wall-Deficient Bacteria, Biology LibreTexts, ‏2017-05-07 (באנגלית)
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Leaver M, Domínguez-Cuevas P, Coxhead JM, Daniel RA, Errington J (בפברואר 2009). "Life without a wall or division machine in Bacillus subtilis". Nature. 457 (7231): 849–53. Bibcode:2009Natur.457..849L. doi:10.1038/nature07742. PMID 19212404. {{cite journal}}: (עזרה)
  4. ↑ Jeff Errington, L-form bacteria, cell walls and the origins of life, Open Biology 3, 2013-01, עמ' 120143 doi: 10.1098/rsob.120143
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Joseleau-Petit D, Liébart JC, Ayala JA, D'Ari R (בספטמבר 2007). "Unstable Escherichia coli L Forms Revisited: Growth Requires Peptidoglycan Synthesis". J. Bacteriol. 189 (18): 6512–20. doi:10.1128/JB.00273-07. PMC 2045188. PMID 17586646. {{cite journal}}: (עזרה)
  6. ^ 6.0 6.1 Kandler, Gertraud; Kandler, Otto (1954). (Article in English available). "Untersuchungen über die Morphologie und die Vermehrung der pleuropneumonie-ähnlichen Organismen und der L-Phase der Bakterien. I. Lichtmikroskopische Untersuchungen" [Studies on morphology and multiplication (proliferation) of pleuropneumonia-like organisms and on bacterial L-phase, I. Light microscopy (now mycoplasmas and L-form bacteria)] (PDF). Archiv für Mikrobiologie (בגרמנית). 21 (2): 178–201. doi:10.1007/BF01816378. PMID 14350641.
  7. ^ 7.0 7.1 Razin S, Yogev D, Naot Y (בדצמבר 1998). "Molecular Biology and Pathogenicity of Mycoplasmas". Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62 (4): 1094–156. doi:10.1128/MMBR.62.4.1094-1156.1998. PMC 98941. PMID 9841667. {{cite journal}}: (עזרה)
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Domingue GJ, Woody HB (באפריל 1997). "Bacterial persistence and expression of disease". Clin. Microbiol. Rev. 10 (2): 320–44. doi:10.1128/CMR.10.2.320. PMC 172922. PMID 9105757. {{cite journal}}: (עזרה) Full PDF
  9. ↑ Woese, Carl R.; Maniloff, J.; Zablen, L. B. (1980). "Phylogenetic analysis of the mycoplasmas" (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 77 (1): 494–498. Bibcode:1980PNAS...77..494W. doi:10.1073/pnas.77.1.494. PMC 348298. PMID 6928642.
  10. ↑ Gilpin RW, Young FE, Chatterjee AN (בינואר 1973). "Characterization of a Stable L-Form of Bacillus subtilis 168". J. Bacteriol. 113 (1): 486–99. doi:10.1128/JB.113.1.486-499.1973. PMC 251652. PMID 4631836. {{cite journal}}: (עזרה)
  11. ↑ Kandler, Gertraud; Kandler, Otto; Huber, Oskar (1954). (Article in English available). "Untersuchungen über die Morphologie und die Vermehrung der pleuropneumonie-ähnlichen Organismen und der L-Phase der Bakterien. II. Elektronenmikroskopische Untersuchungen" [Studies on morphology and multiplication (proliferation) of pleuropneumonia-like organisms and on bacterial L-phase, II. Electron microscopy (now mycoplasmas and L-form bacteria)] (PDF). Archiv für Mikrobiologie (בגרמנית). 21 (2): 202–216. doi:10.1007/BF01816379. PMID 1435064.
  12. ↑ Allan EJ (באפריל 1991). "Induction and cultivation of a stable L-form of Bacillus subtilis". Journal of Applied Bacteriology. 70 (4): 339–43. doi:10.1111/j.1365-2672.1991.tb02946.x. PMID 1905284. {{cite journal}}: (עזרה)
  13. ↑ UniProt, www.uniprot.org
  14. ↑ H. R. Perkins, Microbial Cell Walls and Membranes, Springer Science & Business Media, 2012-12-06, מסת"ב 978-94-011-6014-8. (באנגלית)
  15. ↑ Hélène Barreteau, Andreja Kovač, Audrey Boniface, Matej Sova, Stanislav Gobec, Didier Blanot, Cytoplasmic steps of peptidoglycan biosynthesis, FEMS Microbiology Reviews 32, 2008-03, עמ' 168–207 doi: 10.1111/j.1574-6976.2008.00104.x
  16. ↑ Wall S, Kunze ZM, Saboor S, Soufleri I, Seechurn P, Chiodini R, McFadden JJ (1993). "Identification of spheroplast-like agents isolated from tissues of patients with Crohn's disease and control tissues by polymerase chain reaction". J. Clin. Microbiol. 31 (5): 1241–5. doi:10.1128/JCM.31.5.1241-1245.1993. PMC 262911. PMID 8501224.
  17. ↑ Hulten K, Karttunen TJ, El-Zimaity HM, Naser SA, Collins MT, Graham DY, El-Zaatari FA (2000). "Identification of cell wall deficient forms of M. avium subsp. paratuberculosis in paraffin embedded tissues from animals with Johne's disease by in situ hybridization". J. Microbiol. Methods. 42 (2): 185–95. doi:10.1016/S0167-7012(00)00185-8. PMID 11018275.
  18. ↑ Onwuamaegbu ME, Belcher RA, Soare C (2005). "Cell wall-deficient bacteria as a cause of infections: a review of the clinical significance" (PDF). J. Int. Med. Res. 33 (1): 1–20. doi:10.1177/147323000503300101. PMID 15651712. אורכב מ-המקור (PDF) ב-24 באוגוסט 2009. {{cite journal}}: (עזרה)
  19. ↑ Casadesús J (בדצמבר 2007). "Bacterial L-forms require peptidoglycan synthesis for cell division". BioEssays. 29 (12): 1189–91. doi:10.1002/bies.20680. PMID 18008373. {{cite journal}}: (עזרה)
  20. ↑ Beaman BL (ביולי 1980). "Induction of L-phase variants of Nocardia caviae within intact murine lungs". Infect. Immun. 29 (1): 244–51. doi:10.1128/IAI.29.1.244-251.1980. PMC 551102. PMID 7399704. {{cite journal}}: (עזרה)
  21. ↑ Beaman BL, Scates SM (בספטמבר 1981). "Role of L-forms of Nocardia caviae in the development of chronic mycetomas in normal and immunodeficient murine models". Infect. Immun. 33 (3): 893–907. doi:10.1128/IAI.33.3.893-907.1981. PMC 350795. PMID 7287189. {{cite journal}}: (עזרה)
  22. ↑ Woo PC, Wong SS, Lum PN, Hui WT, Yuen KY (במרץ 2001). "Cell-wall-deficient bacteria and culture-negative febrile episodes in bone-marrow-transplant recipients". Lancet. 357 (9257): 675–9. doi:10.1016/S0140-6736(00)04131-3. PMID 11247551. {{cite journal}}: (עזרה)
  23. ↑ Fuller E, Elmer C, Nattress F, et al. (בדצמבר 2005). "β-Lactam Resistance in Staphylococcus aureus Cells That Do Not Require a Cell Wall for Integrity". Antimicrob. Agents Chemother. 49 (12): 5075–80. doi:10.1128/AAC.49.12.5075-5080.2005. PMC 1315936. PMID 16304175. {{cite journal}}: (עזרה)
  24. ↑ Mickiewicz, Katarzyna M.; Kawai, Yoshikazu; Drage, Lauren; Gomes, Margarida C.; Davison, Frances; Pickard, Robert; Hall, Judith; Mostowy, Serge; Aldridge, Phillip D.; Errington, Jeff (2019). "Possible role of L-form switching in recurrent urinary tract infection". Nature Communications. 10 (1): 4379. Bibcode:2019NatCo..10.4379M. doi:10.1038/s41467-019-12359-3. PMC 6763468. PMID 31558767.
  25. ↑ Sieben, Stefan (באפריל 1998). "Die stabilen Protoplasten-Typ L-Formen von Proteus mirabilis als neues Expressionssystem für sekretorische Proteine und integrale Mempranproteine". Dissertation Universität Jena. OCLC 246350676. {{cite journal}}: (עזרה)
  26. ↑ Sieben S, Hertle R, Gumpert J, Braun V (באוקטובר 1998). "The Serratia marcescens hemolysin is secreted but not activated by stable protoplast-type L-forms of Proteus mirabilis". Arch. Microbiol. 170 (4): 236–42. Bibcode:1998ArMic.170..236S. doi:10.1007/s002030050638. PMID 9732437. {{cite journal}}: (עזרה)
  27. ↑ Gumpert J, Hoischen C (באוקטובר 1998). "Use of cell wall-less bacteria (L-forms) for efficient expression and secretion of heterologous gene products". Current Opinion in Biotechnology. 9 (5): 506–9. doi:10.1016/S0958-1669(98)80037-2. PMID 9821280. {{cite journal}}: (עזרה)
  28. ↑ Rippmann JF, Klein M, Hoischen C, et al. (1 בדצמבר 1998). "Procaryotic Expression of Single-Chain Variable-Fragment (scFv) Antibodies: Secretion in L-Form Cells of Proteus mirabilis Leads to Active Product and Overcomes the Limitations of Periplasmic Expression in Escherichia coli". Appl. Environ. Microbiol. 64 (12): 4862–9. Bibcode:1998ApEnM..64.4862R. doi:10.1128/AEM.64.12.4862-4869.1998. PMC 90935. PMID 9835575. {{cite journal}}: (עזרה)
  29. ↑ Choi JH, Lee SY (ביוני 2004). "Secretory and extracellular production of recombinant proteins using Escherichia coli". Appl. Microbiol. Biotechnol. 64 (5): 625–35. doi:10.1007/s00253-004-1559-9. PMID 14966662. {{cite journal}}: (עזרה)
  30. ↑ Thomas K. Wood, Stephen J. Knabel, Brian W. Kwan, Bacterial Persister Cell Formation and Dormancy, Applied and Environmental Microbiology 79, 2013-12, עמ' 7116–7121 doi: 10.1128/AEM.02636-13
  31. ↑ Emami K, Banks P, Wu LJ, Errington J (2023). "Repurposing drugs with specific activity against L-form bacteria". Front Microbiol. 14: 1097413. doi:10.3389/fmicb.2023.1097413. PMC 10110866. PMID 37082179. {{cite journal}}: יש לבדוק את |pmc= (עזרה); יש לבדוק את |pmid= (עזרה)
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

חיידקים בצורת L40519309Q908995

אוחזר מתוך "https://www.hamichlol.org.il/w/index.php?title=חיידקים_בצורת_L&oldid=3471037"