de cis–trans isomerase van onverzadigde vetzuren in Pseudomonas en Vibrio: biochemie, moleculaire biologie en fysiologische functie van een uniek stress adaptief mechanisme

Abstract

isomerisatie van cis tot Trans-onverzadigde vetzuren is een mechanisme dat gramnegatieve bacteriën van de geslachten Pseudomonas en Vibrio in staat stelt zich aan verschillende vormen van omgevingsstress aan te passen. De omvang van de isomerisatie correleert blijkbaar met de vloeibaarheidseffecten veroorzaakt, dat wil zeggen door een verhoging van de temperatuur of de accumulatie van membraan-toxische organische verbindingen. Transvetzuren worden gegenereerd door directe isomerisatie van de respectieve cis-configuratie van de dubbele binding zonder een verschuiving van zijn positie. De omzetting van cis onverzadigde vetzuren in trans is blijkbaar instrumenteel in de aanpassing van membraanvloeiing aan veranderende chemische of fysische parameters van de cellulaire omgeving. Een dergelijk adaptief mechanisme lijkt een alternatieve manier te zijn om de vloeibaarheid van membranen te regelen wanneer de groei wordt geremd, bijvoorbeeld door hoge concentraties van toxische stoffen. De cis-trans isomerase (Cti) activiteit is constitutief aanwezig en in periplasma gevestigd, vereist het noch ATP noch enige andere cofactor zoals NAD(P)H of glutathione, en het werkt bij afwezigheid van de novo synthese van lipiden. Zijn onafhankelijkheid van ATP is in overeenstemming met de negatieve vrije energie van de reactie. cti codeert een polypeptide met een n-terminale hydrophobic signaalopeenvolging, die tijdens of kort nadat het enzym wordt afgesplitst over het cytoplasmic membraan naar de periplasmic ruimte. Een functionele heembindingsplaats van het cytochroom C-type werd geïdentificeerd in het voorspelde CTI-polypeptide en zeer recent werd direct bewijs verkregen dat isomerisatie geen tijdelijke verzadiging van de dubbele binding omvat.

1 Inleiding-geschiedenis

in alle levende cellen beïnvloedt stress als gevolg van rigoureuze veranderingen in het milieu de membranen. Als gevolg komt de verstoring van membraanintegriteit voor en, vandaar, wordt de functie als barrière, als matrijs voor enzymen en als energieomzetter gecompromitteerd . Als er geen tegenmaatregelen worden genomen, kan groeiremming of zelfs celdood optreden. De belangrijkste adaptieve respons van de cellen is om de vloeibaarheid van hun membranen op een constante waarde te houden, ongeacht de werkelijke omgevingsomstandigheden. Een dergelijke stabilisatie van membraanvloeibaarheid, bekend als ‘homeoviscous adaptation’, wordt veroorzaakt door veranderingen in de vetzuursamenstelling van membraanlipiden, het vormt de overheersende reactie van bacteriën op membraanactieve stoffen of veranderende omgevingsomstandigheden . Dit fundamentele mechanisme werd onderzocht en gerapporteerd in het beroemde werk van Ingram in de late jaren 70 van de vorige eeuw . Echter, tot de late jaren ‘ 80, werd de cis-configuratie van de dubbele binding nog steeds beschouwd als de enige die van nature voorkomt in bacteriële vetzuren. De verbetering van analytische snijtechnieken, met name door de invoering van capillaire kolommen in gaschromatografie, vergemakkelijkte een duidelijke differentiatie van verwante vetzuurmethylesters en een nieuwe klasse van vetzuren, d.w.z. trans geconfigureerde onverzadigde vetzuren, werd in sommige prokaryoten gevonden . De eerste meldingen van transisomeren van onverzadigde vetzuren waren voor Vibrio en Pseudomonas slechts 10 jaar geleden. Vervolgens kon worden aangetoond dat trans-onverzadigde vetzuren in vivo werden gesynthetiseerd uit acetaat in Pseudomonas atlantica, hoewel, gebaseerd op bekende biosynthetische routes van onverzadigde vetzuren, er geen verklaring mogelijk was hoe dergelijke vetzuren konden worden gevormd.

kort nadat werd aangetoond dat conversie van cis naar trans-onverzadigde vetzuren een nieuw aanpassingsmechanisme vormt dat bacteriën in staat stelt hun membraanvloeiing bij twee soorten te veranderen, d.w.z. in de psychrofiele bacterie Vibrio sp. stam ABE-1 in reactie op een stijging van de temperatuur en in Pseudomonas putida P8 als aanpassing aan toxische organische verbindingen, zoals fenolen .In ons minioverzicht wordt een overzicht gegeven van de huidige kennis en de vooruitgang met betrekking tot de toestand van het onderwerp, waarbij de nadruk wordt gelegd op een vrij efficiënt en elegant mechanisme dat bacteriën in staat stelt zich aan te passen aan veranderingen in het milieu die van invloed zijn op de vloeibaarheid van het membraan.

2 fysiologie en functie van het cis–trans isomerase (Cti) van onverzadigde vetzuren

beide, in Vibrio sp. stam ABE-1 en in P. putida P8, een duidelijke toename van de normaal lage hoeveelheid trans-onverzadigde vetzuren wordt waargenomen wanneer cellen worden blootgesteld aan verhoogde temperaturen of toxische fenolconcentraties. Groeiende cellen van P. putida reageren op fenol op een concentratieafhankelijke manier, d.w.z. toename van trans en gelijktijdige afname van de respectieve CIS-onverzadigde vetzuren correleert met de hoeveelheid fenol die zich in het membraan ophoopt . Een dergelijke omzetting is niet afhankelijk van de groei, aangezien het ook voorkomt in niet-groeiende cellen waarin de verhouding tussen verzadigde en onverzadigde vetzuren en de totale hoeveelheid onverzadigde vetzuren niet kan worden veranderd vanwege het gebrek aan lipide biosynthese . Consequent vindt de reactie plaats in cellen waarin de vetzuurbiosynthese wordt geremd door cerulenine . Cis-trans conversie heeft een enzym-achtige kinetiek en bereikt zijn uiteindelijke trans naar cis verhouding 30 min na toevoeging van de membraan-toxische stoffen. Aangezien het tarief van omzetting door chlooramfenicol niet wordt beïnvloed werd geconcludeerd dat het systeem constitutief aanwezig is en de eiwitbiosynthese van novo niet vereist .

oliezuur (C18: 1Δ9cis), dat normaal gesproken niet door P. putida P8 wordt gesynthetiseerd, wordt echter wel in membraanlipiden in gecupplementeerde culturen opgenomen. Na toevoeging van een toxische concentratie van 4-chloorfenol werd oliezuur omgezet in zijn trans-isomeer, dat wil zeggen elaidinezuur (C18:1Δ9trans). Zo ‘ n bevinding bleek dat trans vetzuren worden samengesteld door directe isomerisatie van cis aan trans onverzadigde vetzuren zonder de positie van de dubbele binding te verschuiven . De toename van de Trans-onverzadigde vetzuren ging gepaard met de afname van de respectieve CIS-onverzadigde vetzuren, terwijl de totale hoeveelheid van beide constant werd gehouden bij elke concentratie van toegevoegde toxines . Het systeem vereist geen ATP of een andere cofactor zoals NAD (P)H of glutathione. Zijn onafhankelijkheid van energie die ATP levert is in overeenstemming met de negatieve vrije energie van het cis om trans-reactie .Al deze gegevens hebben geleid tot de stelling dat cis–transisomerisatie een nieuwe adaptieve reactie in bacteriën is die hen in staat stelt om te gaan met verhogingen van temperatuur of toxische concentraties van membraanstorende verbindingen, omstandigheden die anders hun membraanvloeibaarheid zouden beïnvloeden .

het voordeel van de omzetting komt voort uit de sterische verschillen die worden aangetoond door CIS-en trans-onverzadigde vetzuren. Een hoog gehalte aan verzadigde vetzuren in membranen laat de acylketens van vetzuren toe om een optimale hydrofobe interactie tussen elkaar te vormen, uiteindelijk leidend tot een strak ingepakt, stijf membraan. In het algemeen, verzadigde vetzuren hebben een veel hogere overgangstemperatuur of smeltpunt in vergelijking met cis onverzadigde vetzuren. Fosfolipiden die 16:0 verzadigde vetzuren bevatten, hebben een overgangstemperatuur die ongeveer 63°C hoger is dan die welke 16:1 cis onverzadigde vetzuren bevatten . De faseovergangstemperatuur van membranen neemt toe met toenemende verhoudingen van verzadigde tot onverzadigde vetzuren. De dubbele binding van een cis onverzadigd vetzuur veroorzaakt een onverharde bocht met een hoek van 30° in de acylketting. Dienovereenkomstig wordt het sterk geordende pakket acylketens in de membranen verstoord, wat op zijn beurt resulteert in lagere faseovergangstemperaturen van dergelijke membranen . Zo resulteren onverzadigde vetzuren in de cis-configuratie met gebogen sterische structuren (d.w.z. een knik in de acylketen) in een membraan met een relatief hoge vloeibaarheid. In duidelijk contrast, mist de lange uitgebreide sterische structuur van de transconfiguratie de knik en kan in het membraan op dezelfde manier als verzadigde vetzuren invoegen .

bacteriën passen zich aan een toename van hun membraanvloeiing aan door de mate van verzadiging van hun fosfolipide vetzuren te verhogen en in sommige gevallen de configuratie van hun onverzadigde vetzuren van cis naar trans te veranderen. . Een belangrijk nadeel van veranderingen in de mate van verzadiging Als spanningsreactie komt voort uit zijn strikte afhankelijkheid van celgroei en vetzuurbiosynthese. Bijgevolg kunnen de bacteriën die dit mechanisme gebruiken geen post-biosynthetische wijzigingen van hun membraanvloeiing uitvoeren. Er is namelijk vastgesteld dat oplosmiddelen een verschuiving in de verhouding van verzadigde tot onverzadigde vetzuren veroorzaken, alleen tot concentraties die de groei volledig remmen. In aanwezigheid van hogere, d.w.z. toxische, concentraties kunnen de cellen niet reageren en kunnen ze zich dus niet aan dergelijke omstandigheden aanpassen of sterven ze zelfs af . De isomerisatie van cis tot Trans-onverzadigde vetzuren die tot nu toe alleen in stammen van de geslachten Pseudomonas, met inbegrip van de belangrijkste vertegenwoordigers P. putida en P. aeruginosa, en Vibrio vertegenwoordigt een oplossing voor het probleem van groeiafhankelijkheid aangezien het ook in niet-groeiende cellen werkt. Hoewel de overgang van het cis naar de Trans-onverzadigde dubbele binding niet hetzelfde afnemende effect heeft op de membraanvloeiing als een conversie naar verzadigde vetzuren, veroorzaakt het nog steeds een aanzienlijk effect op de stijfheid van het membraan .

na eerste waarnemingen, voornamelijk gebaseerd op fenolverbindingen, werd een reeks organische oplosmiddelen getest op hun vermogen om Cti kwalitatief en kwantitatief te activeren. Dienovereenkomstig correleert de graad van de isomerisatie blijkbaar met de toxiciteit en de concentratie van organische verbindingen in het membraan . De antimicrobiële werking van een oplosmiddel correleert met zijn hydrofobiciteit op een wijze die wordt uitgedrukt door de logaritme van de verdelingscoëfficiënt van de verbinding in een mengsel van n-octanol en water (logPow) . Organische oplosmiddelen met een logPow tussen 1 en 5 zijn zeer giftig voor micro-organismen omdat ze bij voorkeur in membranen worden verdeeld, waar ze een toename van de membraanvloeiing veroorzaken, wat uiteindelijk leidt tot niet-specifieke permeabilisering . De relatie tussen de logP-waarde van een verbinding en de toxiciteit ervan wordt weergegeven in Tabel 1, waarin 11 onderzochte verbindingen worden vermeld op basis van hun stijgende logP-waarden. In Fig. 1 de logP-waarden worden uitgezet tegen gemeten geschatte concentraties die 50% groeiremming (EC 50) veroorzaken en tegelijkertijd de concentraties van de verbindingen die een half-maximale toename van de Trans/cis (TC 50) Verhouding van bacteriën veroorzaken. Er is dus een direct verband tussen de toxiciteit van organische oplosmiddelen en hun activeringseffecten op Cti, maar dit is volledig onafhankelijk van de chemische structuren van de verbindingen.

sinds 1989, toen een P. putida stam werd ontdekt die groeide in media die een tweede fase bevatten van het over het algemeen zeer toxische tolueen, styreen of xyleen, verschillende andere P. putida stammen zijn gevonden met vergelijkbare eigenschappen, en veel onderzoeksgroepen hebben geprobeerd om de mechanismen die ten grondslag liggen aan oplosmiddeltolerantie bloot te leggen. Bij de meeste van deze bacteriën is Cti betrokken geweest bij oplosmiddeltolerantie.

niet alleen organische oplosmiddelen of temperatuurstijging, maar ook enkele andere stress-elicitors werden getest op hun effect op Cti. Kortom, alle membraan die stimuli zoals organische oplosmiddelen, osmotische spanning (veroorzaakt door NaCl en sucrose), zware metalen, hitteschok, en membraan-actieve antibiotica beà nvloeden werden getoond om het systeem te activeren . Nochtans, veroorzaakten de spanningsvoorwaarden, zoals osmotische die spanning door glycerol, koude schok, en hoge pH wordt veroorzaakt, waarvan bekend is dat zij geen activators van cellulaire K+-opname zijn — de eerste cellulaire reactie op membraanschade die tot verhoogde permeabilization leidt — geen activering van Cti . Dergelijke bevindingen wijzen er duidelijk op dat de cis/trans-verhouding Vermoedelijk deel uitmaakt van een algemeen stressresponsmechanisme van micro-organismen .

3 Biochemie en moleculaire biologie van Cti

naar aanleiding van de fysiologische beschrijving van de algemene functie van Cti in bacteriën om zich aan verschillende spanningen aan te passen, werden moleculair biologisch en biochemisch onderzoek uitgevoerd om dit unieke adaptieve responssysteem te karakteriseren.

op basis van tests van de Cti-activiteit in celcompartimenten werd het cytoplasmatisch membraan beschouwd als de locatie van het enzym waar ook de substraten, de fosfolipide vetzuren, aanwezig zijn. Verrassend genoeg werd Cti vervolgens gezuiverd uit de periplasmische fractie van Pseudomonas oleovorans en Pseudomonas sp. stam E-3 . Het klonen van het enzym stond zijn isolatie toe als een his-tagged P. putida P8 eiwit heteroloog uitgedrukt in Escherichia coli. Cti is een neutraal eiwit van 87 kDa en werd aangetoond monocistronisch getranscribeerd en constitutief uitgedrukt te zijn. De nucleotidesequentie van het CTI-gen van P. putida P8, P. putida DOT-T1E en P. oleovorans gpo12 maakte uiteindelijk duidelijk dat isomerase een n-eind hydrophobic signaalopeenvolging bezit, die weg na het richten van het enzym aan de periplasmic ruimte wordt gespleten.

er is een CTI knockout mutant van P. putida DOT-T1E geconstrueerd die niet in staat is om CIS-onverzadigde vetzuren te isomeriseren. Deze mutant heeft een overlevingspercentage wanneer geschokt met 0.08% (vol/vol) tolueen lager dan de wild-type stam, en het vertoont ook een langere vertragingsfase dan de ouderstam wanneer het wordt gekweekt met tolueen geleverd in de gasfase , resultaten die duidelijk CTI impliceren in tolueenrespons bij deze stam. Nochtans, is de cis–trans isomerization onwaarschijnlijk om het enige noodzakelijke aanpassingsmechanisme aan organische oplosmiddelen te zijn omdat de spanningen bekend zijn die de isomerization kunnen uitvoeren en nog oplosmiddelgevoelig zijn .

Holtwick et al. bewijs geleverd dat het enzym een cytochroom C-type eiwit is omdat ze een heembindingsplaats in het voorspelde CTI-polypeptide konden vinden. Voor een enzympreparaat uit Pseudomonas sp. stam E-3, die vermoedelijk homoloog is aan het CTI genproduct van P. putida P8, werd gesuggereerd dat ijzer (waarschijnlijk Fe3+) een cruciale rol speelt in de katalytische reactie . Cis-trans isomerisatie bleek onafhankelijk te zijn van het cardiolipinesynthase, een enzym dat aanpassing op lange termijn van het membraan vergemakkelijkt door verbeterde cardiolipinesynthese .

zeer recent werd het moleculaire mechanisme van de isomerisatiereactie opgehelderd. In aanvullende experimenten met dubbel deutereerd oliezuur werd aangetoond dat oliezuur na activering van Cti uitsluitend werd omgezet in dubbel deutereerd elaidinezuur. Een voorbijgaande verzadiging van de dubbele band tijdens isomerisatie moet evenals een gekoppelde hydratatie–dehydratiereactie worden uitgesloten . Daarom wordt een enzymatisch mechanisme voorgesteld: een enzym–substraat complex wordt gevormd waarin het elektrofiele ijzer (waarschijnlijk Fe3+), geleverd door het heem domein aanwezig in het enzym, verwijdert een elektron uit de cis dubbele binding, waardoor de SP2 koppelen in een sp3. De dubbele binding wordt dan opnieuw samengesteld na rotatie naar de trans-configuratie. Een schema van dit voorgestelde enzymatische mechanisme is weergegeven in Fig. 2. Een dergelijk mechanisme is in overeenstemming met site-directed mutagenese experimenten uitgevoerd om het heem-bindende motief in Cti van P. putida P8 te vernietigen . Deze veranderingen resulteren in verlies van functie van het enzym en, dus, leveren bewijs voor de aanwezigheid van cytochroom c en heme in het katalytische centrum van het enzym. Aangezien de reactie van het enzym niet afhankelijk is van een cofactor CTI-activiteit verschilt van alle andere bekende heme-bevattende enzymen die werken op vetzuren als substraten. Er is echter geen cofactor nodig omdat er geen netto elektronenvermogen wordt verbruikt.

een andere aanwijzing voor zijn uniciteit komt voort uit gelijkaardigheidsonderzoeken: Cti toonde geen significante gelijkenissen met homologe peptiden toen de voorspelde aminozuurvolgorde met andere proteã nen werd vergeleken. Niet verrassend, nochtans, identificeerde de vergelijking van aminozuuropeenvolgingen van de zeven tot heden bekende proteã nen CTI hen allen als heme-bevattende polypeptides van het cytochrom C-type . Ongeacht het taxon is een heemgroep van het cytochroom C-type aanwezig als een sterk geconserveerd motief en als een functioneel domein in alle enzymen , in het bijzonder wordt de heembindingsplaats in Cyt-C-eiwitten gelokaliseerd tussen heem-vinylgroepen en de twee cysteinen die in het geconserveerde heembindende motief CXXCH worden gevonden.

In alle Cti-sequenties van de zes Pseudomonas-stammen die tot nu toe zijn onderzocht, is een n-terminale signaalsequentie aanwezig, die wijst op de periplasmische lokalisatie van Cti. Een dergelijke lokalisatie is al bewezen voor P. oleovorans en P. putida DOT-T1E . Nochtans, is een signaalpeptide kenmerkend voor Sec-afhankelijke afscheiding niet aanwezig in het CTI proteã ne van V. cholerae. De veelvoudige opeenvolgingsuitlijningen van de zeven bekende proteã nen van Cti onthulden dat de proteã nen van Pseudomonas en Vibrio stammen een fylogenetic boom vormen die uit drie hoofdtakken wordt samengesteld, die een gemeenschappelijke voorouder van het enzym voorstellen. Interessant is dat het voorspelde polypeptide van V. cholerae duidelijk geen aparte groep vormt, maar eerder voortkomt uit de diverse groep eiwitten van P. aeruginosa en P. sp. E-3 . Zeer recent, uitlijningsstudies bleek dat genen bekend aan cti ook aanwezig kunnen zijn in de genomen van bacteriën die behoren tot de geslachten Methylococcus en Nitrosomonas. Van deze organismen is ook bekend dat ze trans-onverzadigde vetzuren bevatten . Nochtans, ontbreekt het directe fysiologische of biochemische bewijsmateriaal voor de aanwezigheid van Cti in deze bacteriën nog.

4 regulatie van Cti

een van de belangrijkste open vragen met betrekking tot de Cti van onverzadigde vetzuren is hoe de activiteit van dit constitutief tot expressie gebrachte periplasmatische enzym wordt gereguleerd. Een mogelijkheid zou een complex model zijn waarin de substraten van het enzym, de CIS onverzadigde vetzuren, worden afgesplitst uit de periplasmische fase van de membraanfosfolipiden. Het resulterende vrije onverzadigde vetzuur zou dan door CTI actie worden geïsomeriseerd en vervolgens opnieuw aan lysofosfolipid worden gehecht, resulterend in een fosfolipid die trans onverzadigde vetzuren bevatten . Toch is zo ‘ n complex model niet in overeenstemming met gegevens die CTI-activiteit in rustcellen en in de volledige afwezigheid van energiebronnen bevestigen , aangezien, ten minste, het opnieuw bevestigen van de gemodificeerde vetzuren aan het membraan energie nodig zou hebben.

regulering van de enzymactiviteit kan echter worden bewerkstelligd door simpelweg het actieve centrum van het enzym de mogelijkheid te geven zijn substraat, de dubbele binding, te bereiken, die op zijn beurt afhangt van de vloeibaarheid van het membraan. Dienovereenkomstig weerspiegelt de waargenomen regionale specificiteit van het enzym penetratie van de actieve plaats van het isomerase tot een specifieke diepte in het membraan . De hydrofiele structuur van Cti en zijn periplasmische locatie ondersteunen de veronderstelling dat het enzym alleen zijn doel kan bereiken, d.w.z. de dubbele bindingen van onverzadigde vetzuren die op een bepaalde diepte van het membraan worden gevestigd, wanneer het membraan door milieuvoorwaarden wordt ‘geopend’ die een desintegratie van het membraan veroorzaken . Eerder is aangetoond dat een afname van de acylketenorde kan resulteren in een verhoogde penetratie en translocatie van eiwitten in membranen . Naar analogie met bepaalde phospholipasen, is het denkbaar dat Cti diepere penetratie in het membraan toont wanneer de Orde van acylketens wordt verminderd en het uit elkaar plaatsen van phospholipidekopgroepen wordt verhoogd. Het is ook duidelijk denkbaar dat het verminderen van de verpakking van membranen dubbele bindingen zou toestaan om membraanoppervlakken vaker te benaderen , uiteindelijk het vergemakkelijken van interactie met de isomerase . Aangezien de acylketenverpakking door cis aan transisomerisatie van de onverzadigde vetzuren wordt verhoogd, zou de penetratie van de proteã ne worden tegengegaan en, gelijktijdig, cis aan transisomerisatie wordt geremd, uiteindelijk resulterend in strakke regeling van de acylketenverpakking zonder betrokkenheid van indirecte signaleringsmechanismen of wegen. Na verwijdering van de membraan-actieve verbinding, komt het herstel van de regelmatig lage trans-cis verhouding hoogstwaarschijnlijk door normale de novo synthese van alle-CIS vetzuren voor, aangezien het omgekeerde (trans naar cis) proces een energie-input zou vereisen.Een dergelijk model voor de regulering van de Cti–activiteit verklaart ook voldoende het vaak gerapporteerde verband tussen de mate van cis-trans-isomerisatie en de toxiciteit veroorzaakt door een bepaalde concentratie van een omgevingsstressfactor . Als een ander resultaat van de reactie gekatalyseerd door het enzym komt een vermindering van membraanvloeiing voor en, aangezien het enzym zijn doel niet kan bereiken wanneer membraanvloeiing zijn normale niveau heeft bereikt wordt het enzym gedwongen uit de dubbellaag .

5 slotopmerkingen

hoewel cis-transisomerisatie van onverzadigde vetzuren niet volledig is begrepen, werd het duidelijk dat het deel uitmaakt van een algemeen stressresponssysteem in Pseudomonas-en Vibrio-cellen. Een andere indicatie voor de algemene functie van Cti is ook de vaak beschreven afhankelijkheid van de inductie/activering van andere stressresponsmechanismen .

het is duidelijk dat het een dringend aanpassingsmechanisme is dat snelle modificaties van membranen mogelijk maakt om het hoofd te bieden aan de opkomende omgevingsstress. Een dergelijke snelle reactie, die in termen van minuten handelt, verstrekt tijd voor andere mechanismen afhankelijk van celgroei om hun rol in de adaptieve reactie te vergemakkelijken, aangezien de onmiddellijke reactie overleving onder diverse spanningsvoorwaarden garandeert. Wat oplosmiddeltolerantie betreft, werkt een soort cascade van snelle (dringende), middellange en lange termijn mechanismen blijkbaar samen om een volledige aanpassing aan omgevingsstress te bereiken. CTI vertegenwoordigt ongetwijfeld één van de belangrijkste dringende systemen die de cellen helpen om de eerste tolueenschok te weerstaan, die uiteindelijk activering en inductie van verdere aanpassingsmechanismen toestaan die uiteindelijk de volledige aanpassing veroorzaken .

vanwege zijn eenvoudige functie en doeltreffendheid en omdat het werkt zonder complexe regelgeving is het verbazingwekkend dat een dergelijk cis-transisomerisatiemechanisme niet alom aanwezig is in gramnegatieve bacteriën. Een mogelijke verklaring kan komen van het wijdverspreide voorkomen van de twee geslachten Pseudomonas en Vibrio. Onder niet-gespecialiseerde bacteriën, zijn leden van het geslacht Pseudomonas bekend als zeer aanpasbare micro-organismen, die alle niches van een groot aantal ecosystemen waaronder bodem, menselijke huid en zeewater hebben veroverd. Leden van het geslacht Vibrio veroverden ook een breed scala aan ecosystemen, waaronder de bodem en de diepzee. Om al deze niches te kunnen koloniseren, moeten ze uiterst flexibel zijn en aanpasbaar aan veranderende omgevingsomstandigheden. Cti voorziet de cellen van een effectief mechanisme om een dergelijk aanpassingsvermogen te bereiken. Dit is niet vereist in andere gramnegatieve bacteriën, zoals E. coli, die gespecialiseerd zijn met betrekking tot het leven in het maagdarmkanaal van zoogdieren waar ze gelukkig kunnen leven zonder zo ‘ n dringend membraanaanpassingsmechanisme.

membraanlipiden bieden een veelbelovend instrument als biomarkers voor de analyse van microbiële populatieveranderingen. In feite, Guckert et al. hebben voorgesteld om een trans/cis ratio groter dan 0,1 (normale index gerapporteerd voor de meeste milieumonsters) als een index voor honger of stress. Aangezien het meten van vetzuurprofielen in veel laboratoria een routinemethode is geworden, klinkt dit als een veelbelovende benadering voor de beoordeling van toxische effecten. De bepaling van de trans/cis-index kan dus een waardevolle optie zijn bij het bestuderen van de toxiciteitsstatus van natuurlijke monsters, vooral wanneer groeiafhankelijke tests niet kunnen worden uitgevoerd, bijvoorbeeld in natuurlijke habitats. Het belangrijkste toepassingsgebied van een dergelijke indicator lijkt de meting van toxiciteit en omgevingsstress te zijn tijdens in situ bioremediatieprocessen waarbij vetzuurprofielen van belang zijn als marker voor ecologisch onderzoek van de microflora in de bodem. Bijvoorbeeld, tijdens bioremediatie van vervuilde locaties, kan het niveau van Trans-onverzadigde vetzuren worden gebruikt als een marker voor algemene stress en stressvermindering om het biologische afbraakproces te controleren . De toepassing van de CIS–transisomerisatie als beoordelingsinstrument voor de Algemene toxiciteit van organische verbindingen is reeds beschreven voor aromatische carbonylverbindingen . Verdere studies gericht op en verbetering van het gebruik van de isomerisatie van cis tot Trans-onverzadigde vetzuren als indicator voor stress zijn essentieel en kunnen uiteindelijk resulteren in een toepasbare techniek voor milieumonitoring.