pseudomonasin ja Vibrion tyydyttymättömien rasvahappojen cis-trans-isomeraasi: biokemia, molekyylibiologia ja ainutlaatuisen stressin adaptiivisen mekanismin fysiologinen toiminta

Abstrakti

CIS: n isomeroituminen tyydyttymättömiksi rasvahapoiksi on mekanismi, joka mahdollistaa Pseudomonas-ja Vibrio-sukuihin kuuluvien gramnegatiivisten bakteerien sopeutumisen useisiin ympäristöstressin muotoihin. Isomerisaation laajuus korreloi ilmeisesti niiden juoksevuusvaikutusten kanssa, joita aiheutuu esimerkiksi lämpötilan noususta tai kalvomyrkyllisten orgaanisten yhdisteiden kertymisestä. Transrasvahapot syntyvät kaksoissidoksen vastaavan CIS-konfiguraation suoralla isomeroitumisella ilman, että sen asema muuttuu. CIS-tyydyttymättömien rasvahappojen muuntuminen trans-rasvahapoiksi vaikuttaa ilmeisesti ratkaisevasti kalvon juoksevuuden sopeutumiseen soluympäristön muuttuviin kemiallisiin tai fysikaalisiin parametreihin. Tällainen Adaptiivinen mekanismi näyttää olevan vaihtoehtoinen tapa säädellä kalvon juoksevuutta silloin, kun kasvua estävät esimerkiksi suuret myrkyllisten aineiden pitoisuudet. Cis-trans-isomeraasin (CTI) aktiivisuus on konstitutiivisesti läsnä ja sijaitsee periplasmassa, se ei vaadi ATP: tä eikä mitään muuta kofaktoria, kuten NAD(P)H: ta tai glutationia, ja se toimii lipidien de novo-synteesin puuttuessa. Sen riippumattomuus ATP: stä on sopusoinnussa reaktion negatiivisen vapaan energian kanssa. cti koodaa polypeptidin, jolla on n-terminaalinen hydrofobinen signaalijakso, joka pilkkoutuu kesken tai pian sen jälkeen, kun entsyymi kulkeutuu sytoplasmakalvoston läpi periplasmaiseen tilaan. Ennustetussa CTI-polypeptidissä havaittiin sytokromi C-tyypin toiminnallinen hemiin sitoutumiskohta ja aivan äskettäin saatiin suoraa näyttöä siitä, että isomeroitumiseen ei sisälly kaksoissidoksen ohimenevää kyllästymistä.

1 Introduction — history

kaikissa elävissä soluissa ympäristön voimakkaista muutoksista johtuva stressi vaikuttaa kalvoihin. Tämän seurauksena kalvon eheys häiriintyy ja siten toiminta esteenä, entsyymien matriisina ja energiamuuttajana vaarantuu . Jos vastatoimiin ei ryhdytä, voi tapahtua kasvun estymistä tai jopa solukuolemaa. Solujen tärkein Adaptiivinen vaste on pitää niiden kalvojen juoksevuus vakiona todellisista ympäristöolosuhteista riippumatta. Tällainen kalvon juoksevuuden stabilointi, joka tunnetaan nimellä “homeoviskoosi adaptaatio”, johtuu kalvolipidien rasvahappokoostumuksen muutoksista, se muodostaa bakteerien vallitsevan vasteen kalvoaktiivisille aineille tai muuttuville ympäristöolosuhteille . Tätä perustavanlaatuista mekanismia tutkittiin ja kerrottiin Ingramin kuuluisassa työssä 70-luvun lopulla viime vuosisadalla . Vielä 80-luvun lopulle saakka kaksoissidoksen CIS-konfiguraatiota pidettiin kuitenkin ainoana, joka esiintyy luonnostaan bakteerirasvahapoissa. Analyyttisten katkaisutekniikoiden parantaminen erityisesti ottamalla käyttöön kapillaarikolonnit kaasukromatografiassa helpotti siihen liittyvien rasvahappojen metyyliestereiden selvää erottelua, ja joissakin prokaryooteissa havaittiin uudenlainen rasvahappoluokka eli trans-konfiguroidut tyydyttymättömät rasvahapot . Ensimmäiset ilmoitukset tyydyttymättömien rasvahappojen trans-isomeereistä tulivat Vibrio-ja Pseudomonas-bakteereista vasta 10 vuotta sitten. Silloin voitiin osoittaa, että Trans-tyydyttymättömiä rasvahappoja syntetisoitiin In vivo asetaatista Pseudomonas atlanticassa, vaikka tyydyttymättömien rasvahappojen tunnettujen biosynteettisten reittien perusteella ei ollut mahdollista selittää, miten tällaisia rasvahappoja voisi muodostua.

pian sen jälkeen, kun oli osoitettu, että cis: n muuttuminen Trans-tyydyttymättömiksi rasvahapoiksi muodostaa uuden adaptiivisen mekanismin, jonka avulla bakteerit voivat muuttaa kalvonsa juoksevuutta kahdella lajilla, ts. psykrofiili-bakteerissa Vibrio sp. Abe-1-kanta vastauksena lämpötilan nousuun ja Pseudomonas putida P8-kanta sopeutumiseen myrkyllisiin orgaanisiin yhdisteisiin, kuten fenoleihin .

minikatsauksessamme tiivistetään tämänhetkinen tietämys ja edistys koehenkilön tilasta ja korostetaan melko tehokasta ja eleganttia mekanismia, jonka avulla bakteerit voivat sopeutua ympäristön muutoksiin, jotka vaikuttavat kalvojen sujuvuuteen.

2 tyydyttymättömien rasvahappojen cis–trans-isomeraasin (CTI) fysiologia ja toiminta

molemmat Vibrio sp: ssä. kanta ABE-1 ja P. putida P8, normaalisti pienen Trans-tyydyttymättömien rasvahappojen määrän havaitaan selvästi lisääntyvän, kun solut altistuvat kohonneille lämpötiloille tai myrkyllisille fenolipitoisuuksille. P. putidan kasvavat solut reagoivat fenoliin pitoisuusriippuvaisesti, eli Trans-arvon nousu ja samanaikainen CIS-tyydyttymättömien rasvahappojen väheneminen korreloivat kalvoon kertyvän fenolin määrän kanssa . Muuntuminen ei ole riippuvainen kasvusta, sillä sitä tapahtuu myös ei-kasvavissa soluissa, joissa tyydyttyneiden ja tyydyttymättömien rasvahappojen suhdetta ja tyydyttymättömien rasvahappojen kokonaismäärää ei voi muuttaa lipidien biosynteesin puuttumisen vuoksi . Johdonmukaisesti reaktio tapahtuu soluissa, joissa rasvahappojen biosynteesi estyy keruleniinin avulla . Cis-trans-konversiolla on entsyymimäinen kinetiikka ja se saavuttaa lopullisen trans-CIS-suhteensa 30 minuutin kuluttua kalvomyrkyllisten aineiden lisäämisestä. Koska kloramfenikoli ei vaikuta muuntumisnopeuteen, päädyttiin siihen, että systeemi on konstitutiivisesti läsnä eikä vaadi de novo-proteiinin biosynteesiä .

öljyhappo (C18:1δ9cis), jota ei tavallisesti syntetisoida P. putida P8: lla, on kuitenkin sisällytetty membraanin lipideihin täydennetyissä viljelmissä. Myrkyllisen 4-kloorifenolipitoisuuden lisäämisen jälkeen öljyhappo muuntui trans-isomeerikseen eli elaidiinihapoksi (C18:1δ9trans). Tällainen havainto todisti, että transrasvahapot syntetisoidaan CIS: n suoralla isomeroinnilla Trans-tyydyttymättömiksi rasvahapoiksi muuttamatta kaksoissidoksen asemaa . Trans-tyydyttymättömien rasvahappojen lisääntymiseen liittyi vastaavien cis-tyydyttymättömien rasvahappojen väheneminen, kun taas molempien kokonaismäärä pysyi vakiona kaikilla lisättyjen toksiinien pitoisuuksilla . Systeemi ei vaadi ATP: tä tai mitään muuta kofaktoria kuten NAD(P)H: ta tai glutationia. Sen riippumattomuus ATP: tä tuottavasta energiasta on CIS: n ja trans-reaktion negatiivisen vapaan energian mukaista .

kaikki nämä tiedot johtivat väitteeseen, jonka mukaan cis–trans-isomerisaatio olisi bakteereissa Uusi Adaptiivinen vaste, jonka avulla ne voisivat käsitellä lämpötilan nousua tai myrkyllisiä kalvoa häiritsevien yhdisteiden pitoisuuksia, olosuhteita, jotka muutoin vaikuttaisivat niiden kalvojen juoksevuuteen .

muuntamisen hyöty on peräisin cis-ja trans-tyydyttymättömien rasvahappojen steerisistä eroista. Koska kalvoissa on runsaasti tyydyttyneitä rasvahappoja, rasvahappojen asyyliketjut voivat muodostaa keskenään optimaalisen hydrofobisen vuorovaikutuksen, joka johtaa lopulta tiiviiseen, jäykkään kalvoon. Tyydyttyneillä rasvahapoilla on yleensä huomattavasti korkeampi siirtymälämpötila tai sulamispiste verrattuna cis-tyydyttymättömiin rasvahappoihin. 16:0 tyydyttyneitä rasvahappoja sisältävien fosfolipidien siirtymälämpötila on noin 63°C korkeampi kuin 16:1 CIS-tyydyttymättömiä rasvahappoja sisältävien fosfolipidien . Kalvojen faasinsiirtolämpötila kasvaa tyydyttyneiden ja tyydyttymättömien rasvahappojen suhteen kasvaessa. Cis-tyydyttymättömän rasvahapon kaksoissidos aiheuttaa asyyliketjussa liikkumattoman mutkan, jonka kulma on 30°. Näin ollen kalvojen voimakkaasti järjestetty asyyliketjujen paketti häiriintyy, mikä puolestaan johtaa tällaisten kalvojen matalampiin faasinsiirtolämpötiloihin . Näin CIS-konfiguraatiossa tyydyttymättömät rasvahapot, joissa on taivutettuja steerisiä rakenteita (eli asyyliketjun kinkki), saavat aikaan kalvon, jonka juoksevuus on suhteellisen suuri. Selvänä vastakohtana Trans-konfiguraation pitkään jatkuneesta steerisestä rakenteesta puuttuu kink ja se pystyy tunkeutumaan kalvoon samalla tavalla kuin tyydyttyneet rasvahapot .

bakteerit sopeutuvat kalvon juoksevuuden lisääntymiseen lisäämällä fosfolipidirasvahappojensa kylläisyysastetta ja joissakin tapauksissa muuttaen tyydyttymättömien rasvahappojensa rakennetta cis: stä trans: ksi. . Yksi merkittävä haitta kyllästymisasteen muutoksissa stressireaktiona on sen tiukka riippuvuus solujen kasvusta ja rasvahappojen biosynteesistä. Näin ollen tätä mekanismia käyttävät bakteerit eivät pysty tekemään kalvonsa juoksevuuden jälkibiosynteettisiä muutoksia. Onkin havaittu, että liuottimet aiheuttavat tyydyttyneiden ja tyydyttymättömien rasvahappojen suhteen muutoksen vain sellaisiin pitoisuuksiin asti, jotka estävät kasvua kokonaan. Korkeampien eli myrkyllisten pitoisuuksien läsnä ollessa solut eivät pysty reagoimaan eivätkä siten sopeutumaan tällaisiin olosuhteisiin tai ne jopa kuolevat . Cis: n isomeroituminen Trans-tyydyttymättömiksi rasvahapoiksi, joita on tähän asti tavattu vain “Pseudomonas” – suvun kannoissa, mukaan lukien tärkeimmät edustajat P. putida ja P. aeruginosa, ja Vibrio edustaa ratkaisua kasvuriippuvuuden ongelmaan, sillä se toimii myös ei-kasvavissa soluissa. Vaikka muutoksella cis: stä Trans-tyydyttymättömään kaksoissidokseen ei ole samanlaista laskevaa vaikutusta kalvon juoksevuuteen kuin muuntumisella tyydyttyneiksi rasvahapoiksi, se vaikuttaa silti merkittävästi kalvon jäykkyyteen .

pääasiassa fenoliyhdisteisiin perustuvien ensimmäisten havaintojen jälkeen testattiin sarja orgaanisia liuottimia, joiden kykyä aktivoida Cti: tä laadullisesti ja kvantitatiivisesti. Näin ollen isomeroitumisen aste ilmeisesti korreloi orgaanisten yhdisteiden myrkyllisyyden ja pitoisuuden kanssa kalvossa . Liuottimen antimikrobinen vaikutus korreloi sen hydrofobisuuden kanssa tavalla, joka ilmaistaan yhdisteen jakautumiskertoimen logaritmilla n-oktanolin ja veden seoksessa (logPow) . Orgaaniset liuottimet, joiden logPow on välillä 1-5, ovat erittäin myrkyllisiä mikro-organismeille, koska ne jakaantuvat mieluiten kalvoissa, joissa ne aiheuttavat kalvon juoksevuuden lisääntymistä ja johtavat lopulta epäspesifiseen permeabilisaatioon . Yhdisteen logP-arvon ja sen myrkyllisyyden välinen suhde on esitetty taulukossa 1, jossa 11 tutkittua yhdistettä on lueteltu niiden lisääntyvien logP-arvojen mukaan. Kuvassa. 1 logP-arvot piirretään mitattuihin arvioituihin pitoisuuksiin, jotka aiheuttavat 50%: n kasvun estymistä (EC 50), ja samanaikaisesti niiden yhdisteiden pitoisuuksiin, jotka aiheuttavat bakteerien Trans/CIS (TC 50)-suhteen puolittaisen suurimman kasvun. Orgaanisten liuottimien myrkyllisyydellä ja niiden Aktivaatiovaikutuksilla Cti: hen on siis suora yhteys, mutta tämä on täysin riippumaton yhdisteiden kemiallisista rakenteista.

vuodesta 1989, jolloin löydettiin P. putida-kanta, joka kasvoi väliaineessa, joka sisälsi toisen vaiheen yleensä erittäin myrkyllistä tolueenia, styreeniä tai ksyleeniä, useita muita P. putida-kannoista on löydetty samankaltaisia ominaisuuksia, ja monet tutkimusryhmät ovat yrittäneet selvittää liuottimen sietokyvyn taustalla olevia mekanismeja. Useimmilla näistä bakteereista Cti on ollut mukana liuotinsietokyvyssä.

niiden vaikutusta Cti: hen testattiin orgaanisten liuottimien tai lämpötilan nousun lisäksi myös joidenkin muiden stressihaittojen osalta. Yhteenvetona voidaan todeta, että kaikki kalvoon vaikuttavat ärsykkeet, kuten orgaaniset liuottimet, osmoottinen stressi (aiheuttama NaCl ja sakkaroosi), raskasmetallit, lämpöshokki ja kalvo-aktiiviset antibiootit, osoittivat aktivoivansa järjestelmää . Stressiolosuhteet, kuten glyserolin aiheuttama osmoottinen stressi, kylmäsokki ja korkea pH, joiden ei tiedetä olevan solun k+-kertymän aktivaattoreita — ensimmäinen solureaktio kalvovaurioihin, joka johtaa lisääntyneeseen permeabilisaatioon — eivät kuitenkaan aiheuttaneet Cti: n aktivoitumista . Tällaiset havainnot osoittavat selvästi, että cis/trans-suhde on oletettavasti osa mikro-organismien yleistä stressivastemekanismia .

3 Cti: n biokemia ja molekyylibiologia

sen fysiologisen kuvauksen jälkeen, joka koski Cti: n yleistä toimintaa bakteereissa sopeutumisessa erilaisiin rasituksiin, tehtiin molekyyli-biologisia ja biokemiallisia tutkimuksia tämän ainutlaatuisen adaptiivisen vastejärjestelmän luonnehtimiseksi.

Soluosastoilla tehtyjen Cti-aktiivisuuskokeiden perusteella sytoplasmakalvostoa pidettiin entsyymin sijaintipaikkana, jossa esiintyy myös sen substraatteja, fosfolipidirasvahappoja. Yllättäen CTI kuitenkin puhdistettiin Pseudomonas oleovoransin ja Pseudomonas SP: n periplasmisesta fraktiosta. kanta E-3 . Entsyymin Kloonaus mahdollisti sen eristämisen His-merkittynä P. putida P8-proteiinina heterologisesti ilmaistuna Escherichia colissa. Cti on 87 kDa: n neutraali proteiini, jonka osoitettiin olevan monokistronisesti transkriboitu ja konstitutiivisesti ilmaistu. P. putida P8: n , P. putida DOT-T1E: n ja P. putida DOT-T1E: n CTI-geenin nukleotidisekvenssi. oleovorans Gpo12 teki lopulta selväksi, että isomeraasilla on n-terminaalinen hydrofobinen signaalijakso, joka katkeaa sen jälkeen, kun entsyymi on kohdistettu periplasmiseen tilaan.

on rakennettu P. putida DOT-T1E: n CTI knockout-mutantti, joka ei kykene isomerisoimaan cis-tyydyttymättömiä rasvahappoja. Tällä mutantilla on eloonjäämisprosentti, kun hän järkyttyy 0: lla.08% (vol/vol) tolueenia alhaisempi kuin villin tyypin kanta, ja sillä on myös pidempi lag-vaihe kuin vanhempaislajilla , kun sitä kasvatetaan kaasufaasissa toimitettavalla tolueenilla, tulokset viittaavat selvästi siihen, että Cti vaikuttaa tolueenivasteeseen tässä kannassa. Cis-trans-isomerisaatio ei kuitenkaan todennäköisesti ole ainoa välttämätön sopeutumismekanismi orgaanisille liuottimille, koska tunnetaan kantoja, jotka voivat suorittaa isomerisaation ja ovat edelleen liuotinherkkiä .

Holtwick ym. esitetty näyttöä siitä, että entsyymi on sytokromi C-tyypin proteiini, koska he voisivat löytää hemiin sitoutumiskohdan ennustetussa Cti-polypeptidissä. Pseudomonas sp – entsyymivalmisteelle. kanta E-3, joka on oletettavasti homologinen P. putida P8: n CTI-geenituotteelle, on esitetty, että raudalla (luultavasti Fe3+) on ratkaiseva rooli katalyyttisessä reaktiossa . Cis-trans-isomeroinnin todettiin olevan riippumaton kardiolipiinisyntaasista, entsyymistä, joka helpottaa kalvon pitkäaikaista sopeutumista tehostamalla kardiolipiinisynteesiä .

aivan äskettäin isomerisaatioreaktion molekyylimekanismi selvitettiin. Kaksoisdeuteroidulla öljyhapolla tehdyissä täydennyskokeissa osoitettiin, että öljyhappo muuntui yksinomaan kaksoisdeuteroiduksi elaidiinihapoksi Cti: n aktivoitumisen jälkeen. Kaksoissidoksen ohimenevä saturaatio isomerisaation aikana on suljettava pois sekä kytketty hydraatio–dehydraatioreaktio . Näin ollen ehdotetaan entsymaattista mekanismia: muodostuu entsyymi-substraattikompleksi, jossa entsyymissä olevan heme-domeenin tarjoama elektrofiilinen rauta (luultavasti Fe3+) poistaa elektronin cis-kaksoissidokselta siirtäen SP2-sidoksen SP3: ksi. Kaksoissidos palautetaan kiertämisen jälkeen trans-konfiguraatioon. Tämän ehdotetun entsymaattisen mekanismin kaava on esitetty kuvassa. 2. Tällainen mekanismi on P. putida P8: n CTI: ssä hemiä sitovan Motifin tuhoamiseksi tehtyjen sivuston suunnattujen mutageneesikokeiden mukainen . Nämä mutaatiot johtavat entsyymin toiminnan menetykseen ja antavat siten näyttöä sytokromi c: n ja hemin esiintymisestä entsyymin katalyyttisessä keskuksessa. Koska entsyymin reaktio ei riipu kofaktorin CTI-aktiivisuudesta, se eroaa kaikista muista tunnetuista hemiä sisältävistä entsyymeistä, jotka toimivat rasvahappojen substraatteina. Kofaktoria ei kuitenkaan tarvita, koska nettoelektronitehoa ei kulu.

toinen osoitus sen ainutlaatuisuudesta johtuu samankaltaisuustutkimuksista: Cti ei osoittanut merkittäviä yhtäläisyyksiä homologisten peptidien kanssa, kun ennustettua aminohappojärjestystä verrattiin muihin proteiineihin. Ei kuitenkaan ole yllättävää, että vertailtaessa näiden seitsemän aminohapposekvenssejä nykyisiin tunnettuihin Cti-proteiineihin ne kaikki tunnistettiin sytokromi C-tyypin hemiä sisältäviksi polypeptideiksi . Taksonista riippumatta sytokromi-C-tyypin hemiryhmä esiintyy hyvin säilyvänä motiivina ja funktionaalisena domeenina kaikissa entsyymeissä verrattuna erityisesti siihen , että sytokromi-C-proteiinien hemiä sitova kohta sijaitsee hemivinyyliryhmien ja säilyneessä hemiä sitovassa motiivissa CXXCH olevien kahden kysteiinin välissä.

kaikissa tähän mennessä tutkittujen kuuden Pseudomonas-kannan Cti-sekvensseissä esiintyy N-terminaalinen signaalijakso, mikä viittaa Cti: n periplasmiseen lokalisointiin. Tällainen lokalisointi on jo todistettu P. oleovorans ja P. putida DOT-T1E. V. cholerae-bakteerin CTI-proteiinissa ei kuitenkaan ole SEC-riippuvaiselle eritykselle tyypillistä signaalipeptidiä. Seitsemän tunnetun Cti-proteiinin monisekvenssi osoitti, että Pseudomonas-ja Vibrio-kantojen proteiinit muodostavat kolmesta päähaarasta koostuvan fylogeneettisen puun, mikä viittaa entsyymin yhteiseen esi-isään. Mielenkiintoista on, että V. choleraen ennustettu polypeptidi ei selvästikään muodosta erillistä ryhmää, vaan se on peräisin P. aeruginosan ja P. sp: n erilaisista proteiineista. E-3 . Aivan äskettäin tehdyt linjaustutkimukset paljastivat, että cti: stä tuttuja geenejä saattaa olla myös methylococcus-ja Nitrosomonas-sukuihin kuuluvien bakteerien genomeissa. Näiden eliöiden tiedetään sisältävän myös Trans-tyydyttymättömiä rasvahappoja . Suora fysiologinen tai biokemiallinen näyttö Cti: n esiintymisestä näissä bakteereissa kuitenkin puuttuu.

4 Cti: n sääntely

yksi tärkeimmistä tyydyttymättömien rasvahappojen Cti: tä koskevista avoimista kysymyksistä on, miten tämän konstitutiivisesti ilmaistun periplasmisen entsyymin toimintaa säännellään. Yksi mahdollisuus olisi monimutkainen malli, jossa entsyymin substraatit, cis-tyydyttymättömät rasvahapot, pilkkoutuvat pois kalvofosfolipidien periplasmafaasista. Näin syntynyt vapaa tyydyttymätön rasvahappo isomeroituisi Cti: n vaikutuksesta ja kiinnittyisi sen jälkeen uudelleen lysofosfolipidiin, jolloin muodostuu Trans-tyydyttymättömiä rasvahappoja sisältävä fosfolipidi . Näin monimutkainen malli ei kuitenkaan ole yhtäpitävä sellaisten tietojen kanssa , jotka vahvistavat Cti-aktiivisuuden leposoluissa ja energianlähteiden täydellisessä puuttumisessa, sillä ainakin muunnettujen rasvahappojen kiinnittyminen kalvoon tarvitsisi energiaa.

entsyymin aktiivisuuden säätely voidaan kuitenkin saada aikaan yksinkertaisesti antamalla entsyymin aktiiviselle keskukselle kyky saavuttaa substraattinsa, kaksoissidos, joka puolestaan riippuu kalvon juoksevuustilasta. Näin ollen entsyymin havaittu regio-spesifisyys heijastaa isomeraasin aktiivisen kohdan tunkeutumista tiettyyn syvyyteen kalvossa . Cti: n hydrofiilinen rakenne ja sen periplasminen sijainti tukevat oletusta, että entsyymi voi saavuttaa vain kohteensa, ts. tyydyttymättömien rasvahappojen kaksoissidokset, jotka sijaitsevat tietyssä kalvon syvyydessä, kun kalvo “avautuu” ympäristön olosuhteissa, jotka aiheuttavat kalvon hajoamisen . Aiemmin on osoitettu, että asyyliketjun järjestyksen väheneminen voi johtaa proteiinien tunkeutumisen ja translokaation lisääntymiseen kalvoissa . Analogisesti tiettyjen fosfolipaasien kanssa on mahdollista, että Cti näyttää syvempää tunkeutumista kalvoon, kun asyyliketjujen järjestys pienenee ja fosfolipidipääryhmien väli kasvaa. On myös selvästi ajateltavissa , että kalvojen pakkaamista vähentämällä kaksoissidokset voisivat lähestyä kalvopintoja useammin, mikä lopulta helpottaisi vuorovaikutusta isomeraasin kanssa . Koska asyyliketjun pakkaamista lisätään CIS: llä tyydyttymättömien rasvahappojen trans-isomeroitumiseen , proteiinin tunkeutuminen estyisi ja samalla cis: stä Trans-isomeroitumiseen estyisi, mikä lopulta johtaisi asyyliketjun pakkaamisen tiukkaan säätelyyn ilman epäsuoria merkinantomekanismeja tai-reittejä. Kalvoaktiivisen yhdisteen poistamisen jälkeen säännöllisesti alhaisen trans-cis-suhteen palautuminen tapahtuu todennäköisimmin kaikkien CIS-rasvahappojen normaalilla de novo-synteesillä, koska käänteinen (trans-CIS) prosessi vaatisi energiasyötön.

tällainen Cti–aktiivisuuden säätelymalli selittää myös riittävästi usein raportoidun cis-trans-isomeraatioasteen ja tietyn ympäristöstressitekijän pitoisuuden aiheuttaman myrkyllisyyden välisen suhteen . Toisena entsyymin katalysoiman reaktion seurauksena kalvon juoksevuus vähenee ja koska entsyymi ei pääse tavoitteeseensa kalvon juoksevuuden saavuttaessa normaalin tasonsa, entsyymi pakotetaan ulos kaksikerroksisesta .

5 Loppuhuomautukset

vaikka tyydyttymättömien rasvahappojen cis–trans-isomeroitumista ei ole täysin ymmärretty, kävi ilmeiseksi, että se on osa yleistä Stressivastejärjestelmää Pseudomonas-ja Vibrio-soluissa. Toinen osoitus Cti: n yleisestä toiminnasta on myös sen usein kuvattu riippuvuus muiden stressivastemekanismien induktiosta/aktivoinnista .

se muodostaa ilmeisesti kiireellisen mukautumismekanismin, joka mahdollistaa kalvojen nopean muokkaamisen ilmenevän ympäristökuormituksen varalta. Tällainen nopea reagointi, joka vaikuttaa minuutteina, antaa aikaa muille solujen kasvusta riippuvaisille mekanismeille niiden roolin helpottamiseksi adaptiivisessa vasteessa, koska välitön reaktio takaa selviytymisen erilaisissa stressitilanteissa. Mitä tulee liuottimien sietokykyyn, eräänlaiset nopeat (kiireelliset), keskipitkän ja pitkän aikavälin mekanismit toimivat ilmeisesti yhdessä, jotta saavutetaan täydellinen sopeutuminen ympäristökuormitukseen. Cti on epäilemättä yksi tärkeimmistä kiireellisistä järjestelmistä, jotka auttavat soluja kestämään ensimmäisen tolueenisokin, mikä lopulta mahdollistaa muiden adaptiivisten mekanismien aktivoinnin ja induktion, jotka lopulta aiheuttavat täydellisen sopeutumisen .

sen helpon toiminnan ja tehokkuuden vuoksi ja koska se toimii ilman monimutkaisia säädöksiä on hämmästyttävää, että tällaista cis-trans-isomerointimekanismia ei ole kaikkialla Gramnegatiivisissa bakteereissa. Mahdollinen selitys voi tulla kahden suvun Pseudomonas ja Vibrio laajalle levinneestä esiintymisestä. Ei-erikoistuneista bakteereista Pseudomonas-suvun jäsenten tiedetään olevan erittäin sopeutuvaisia mikro-organismeja, jotka ovat valloittaneet kaikki lokerot lukuisista ekosysteemeistä, joihin kuuluvat maaperä, ihmisen iho ja merivesi. Vibrio-suvun jäsenet valloittivat myös monenlaisia ekosysteemejä, kuten maaperää ja syvää merta. Jotta ne voisivat asuttaa kaikkia näitä lokeroita, niiden on oltava erittäin joustavia ja sopeutumiskykyisiä muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Cti tarjoaa soluille tehokkaan mekanismin tällaisen sopeutumiskyvyn saavuttamiseksi. Tätä ei vaadita muissa Gramnegatiivisissa bakteereissa, kuten Kolibakteerissa, jotka ovat erikoistuneet elämään nisäkkäiden ruoansulatuskanavassa, jossa ne voivat elää onnellisina ilman tällaista kiireellistä kalvon sopeutumismekanismia.

Kalvolipidit tarjoavat lupaavan työkalun biomarkkereina mikrobipopulaation muutosten analysointiin. Itse asiassa, Guckert ym. ovat ehdottaneet, että nälkiintymisen tai stressin indeksinä käytettäisiin yli 0,1: n trans/cis-suhdelukua (normaali indeksi, joka on ilmoitettu useimmille ympäristönäytteille). Koska rasvahappoprofiilien mittaamisesta on tullut rutiinimenetelmä monissa laboratorioissa, tämä kuulostaa lupaavalta lähestymistavalta myrkyllisten vaikutusten arvioinnissa. Trans / cis-indeksin määrittäminen voi näin ollen olla arvokas vaihtoehto tutkittaessa luonnollisten näytteiden myrkyllisyystilannetta erityisesti silloin, kun kasvusta riippuvia testejä ei voida tehdä esimerkiksi luonnollisissa elinympäristöissä. Tällaisen indikaattorin tärkein soveltamisala näyttää olevan myrkyllisyyden ja ympäristöstressin mittaaminen in situ-bioremediointiprosesseissa, joissa rasvahappoprofiileilla on merkitystä maaperän mikrobiston ekologisten tutkimusten merkkiaineena. Esimerkiksi saastuneiden alueiden bioremedoinnissa Trans-tyydyttymättömien rasvahappojen määrää voidaan käyttää yleisen stressin ja stressin vähenemisen merkkiaineena biohajoamisprosessin seuraamiseksi . Aromaattisille karbonyyliyhdisteille on jo kuvattu cis–trans-isomeroinnin käyttöä orgaanisten yhdisteiden yleisen myrkyllisyyden arviointivälineenä . Lisätutkimukset, joilla pyritään ja parannetaan cis: n isomeroinnin käyttöä tyydyttymättömien rasvahappojen muuntamiseen stressin indikaattorina, ovat elintärkeitä, ja ne voivat lopulta johtaa soveltuvaan tekniikkaan ympäristön seurannassa.