izomeraza cis-trans nienasyconych kwasów tłuszczowych w Pseudomonas i Vibrio: biochemia, biologia molekularna i fizjologiczna funkcja unikalnego mechanizmu adaptacyjnego stresu

Streszczenie

izomeryzacja nienasyconych kwasów tłuszczowych cis do trans jest mechanizmem umożliwiającym bakteriom Gram-ujemnym należącym do rodzajów Pseudomonas i Vibrio adaptację do kilku form stresu środowiskowego. Zakres izomeryzacji najwyraźniej koreluje z efektami płynnościowymi spowodowanymi, tj. wzrostem temperatury lub nagromadzeniem toksycznych dla błon związków organicznych. Kwasy tłuszczowe Trans są wytwarzane przez bezpośrednią izomeryzację odpowiedniej konfiguracji cis wiązania podwójnego bez zmiany jego położenia. Konwersja nienasyconych kwasów tłuszczowych cis do trans najwyraźniej odgrywa kluczową rolę w adaptacji płynności błony do zmieniających się parametrów chemicznych lub fizycznych środowiska komórkowego. Taki mechanizm adaptacyjny wydaje się być alternatywnym sposobem regulowania płynności błony, gdy wzrost jest hamowany, np. przez wysokie stężenia substancji toksycznych. Aktywność izomerazy cis–trans (CTI) jest konstytutywnie obecna i znajduje się w peryplazmie, nie wymaga ani ATP, ani żadnego innego kofaktora, takiego jak NAD(P)H lub glutation, i działa w przypadku braku de novo syntezy lipidów. Jego niezależność od ATP jest zgodna z ujemną swobodną energią reakcji. cti koduje polipeptyd z N-końcową hydrofobową sekwencją sygnałową, która jest odcinana podczas lub wkrótce po przetransportowaniu enzymu przez błonę cytoplazmatyczną do przestrzeni peryplazmatycznej. Funkcjonalne miejsce wiązania hemu cytochromu typu c zidentyfikowano w przewidywanym polipeptydzie Cti i bardzo niedawno uzyskano bezpośredni dowód, że izomeryzacja nie obejmuje przejściowego nasycenia wiązania podwójnego.

1 wprowadzenie-historia

we wszystkich żywych komórkach stres spowodowany rygorystycznymi zmianami w środowisku wpływa na błony. W wyniku tego dochodzi do zaburzeń integralności membrany, a co za tym idzie upośledzona jest funkcja jako bariera, jako matryca dla enzymów i jako przetwornik energii . Jeśli nie zostaną podjęte środki zaradcze, może dojść do zahamowania wzrostu lub nawet śmierci komórki. Główną reakcją adaptacyjną komórek jest utrzymanie płynności ich błon na stałej wartości niezależnie od rzeczywistych warunków środowiskowych. Taka stabilizacja płynności błony zwanej “adaptacją homeowiskową” jest spowodowana zmianami składu kwasów tłuszczowych lipidów błonowych, stanowi ona dominującą reakcję bakterii na substancje błonowe lub zmieniające się warunki środowiskowe . Ten podstawowy mechanizm został zbadany i opisany w słynnej pracy Ingrama pod koniec lat 70 .ubiegłego wieku. Jednak aż do końca lat 80.konfiguracja CIS wiązania podwójnego była nadal uważana za jedyną naturalnie występującą w bakteryjnych kwasach tłuszczowych. Udoskonalenie analitycznych technik odcinania, zwłaszcza poprzez wprowadzenie kolumn kapilarnych do chromatografii gazowej, ułatwiło wyraźne różnicowanie pokrewnych estrów metylowych kwasów tłuszczowych, a u niektórych prokariotów stwierdzono nową klasę kwasów tłuszczowych, tj. transkonfigurowanych nienasyconych kwasów tłuszczowych . Pierwsze doniesienia o izomerach trans nienasyconych kwasów tłuszczowych były dla Vibrio i Pseudomonas zaledwie 10 lat temu. Można było wówczas wykazać, że nienasycone kwasy tłuszczowe trans zostały zsyntetyzowane in vivo z octanu w Pseudomonas atlantica, chociaż w oparciu o znane drogi biosyntetyczne nienasyconych kwasów tłuszczowych nie było możliwego wyjaśnienia, w jaki sposób takie kwasy tłuszczowe mogą być wytwarzane.

krótko po tym wykazano, że konwersja cis do Trans nienasyconych kwasów tłuszczowych stanowi nowy mechanizm adaptacyjny umożliwiający bakteriom zmianę płynności błon u dwóch gatunków, tj. w psychrofilowej bakterii Vibrio Sp. szczep ABE – 1 w odpowiedzi na wzrost temperatury oraz w Pseudomonas putida P8 jako adaptacja do toksycznych związków organicznych, takich jak fenole .

nasz minireview podsumowuje aktualną wiedzę i postęp co do stanu obiektu kładąc nacisk na dość wydajny i elegancki mechanizm umożliwiający bakteriom adaptację do zmian środowiskowych, które wpływają na płynność membran.

2 Fizjologia i funkcja izomerazy cis–trans (Cti) nienasyconych kwasów tłuszczowych

oba, w Vibrio Sp. szczep ABE-1 i w P. putida P8, wyraźny wzrost normalnie niskiej ilości Trans nienasyconych kwasów tłuszczowych obserwuje się, gdy komórki są narażone na podwyższone temperatury lub toksyczne stężenia fenoli. Rosnące komórki P. putida reagują na fenol w sposób zależny od stężenia, tj. wzrost trans i jednoczesne zmniejszenie odpowiednich nienasyconych kwasów tłuszczowych cis koreluje z ilością fenolu nagromadzonego w błonie . Taka konwersja nie jest zależna od wzrostu, ponieważ występuje również w komórkach nie rosnących, w których stosunek między nasyconymi i nienasyconymi kwasami tłuszczowymi a całkowitą ilością nienasyconych kwasów tłuszczowych nie może być zmieniony z powodu braku biosyntezy lipidów . Konsekwentnie reakcja zachodzi w komórkach, w których biosynteza kwasów tłuszczowych jest hamowana przez ceruleninę . Konwersja Cis-trans ma kinetykę podobną do enzymu i osiąga swój końcowy stosunek trans do cis po 30 minutach od dodania substancji toksycznych z błony. Ponieważ chloramfenikol nie wpływa na szybkość konwersji, stwierdzono, że układ jest konstytutywnie obecny i nie wymaga de novo biosyntezy białek .

kwas oleinowy (C18: 1δ9cis), który zwykle nie jest syntetyzowany przez P. putida P8, jest jednak włączany do lipidów błonowych w kulturach uzupełnionych. Po dodaniu toksycznego stężenia 4-chlorofenolu kwas oleinowy przekształcono w jego izomer trans, tj. kwas elaidowy (C18: 1δ9trans). Takie odkrycie dowodzi, że kwasy tłuszczowe trans są syntetyzowane przez bezpośrednią izomeryzację cis do nienasyconych kwasów tłuszczowych trans bez zmiany położenia wiązania podwójnego . Wzrostowi nienasyconych kwasów tłuszczowych trans towarzyszył spadek odpowiednich nienasyconych kwasów tłuszczowych cis, podczas gdy całkowita ilość obu tych kwasów utrzymywała się na stałym poziomie przy dowolnym stężeniu dodanych toksyn . System nie wymaga ATP ani żadnego innego kofaktora, takiego jak NAD(P)H lub glutation. Jego niezależność od energii dostarczającej ATP jest zgodna z ujemną energią swobodną reakcji cis do trans .

wszystkie te dane doprowadziły do wniosku, że izomeryzacja cis-trans jest nową reakcją adaptacyjną u bakterii, umożliwiającą im radzenie sobie ze wzrostem temperatury lub toksycznymi stężeniami związków zakłócających błonę, warunków, które w przeciwnym razie wpłynęłyby na płynność ich błony .

korzyść z konwersji wynika z różnic sterycznych wykazywanych przez nienasycone kwasy tłuszczowe cis i trans. Wysoka zawartość nasyconych kwasów tłuszczowych w błonach pozwala łańcuchom acylowym kwasów tłuszczowych tworzyć optymalne interakcje hydrofobowe między sobą, ostatecznie prowadząc do szczelnie upakowanej, sztywnej błony. Ogólnie rzecz biorąc, nasycone kwasy tłuszczowe mają znacznie wyższą temperaturę przejścia lub temperaturę topnienia w porównaniu do nienasyconych kwasów tłuszczowych cis. Fosfolipidy zawierające nasycone kwasy tłuszczowe 16:0 mają temperaturę przejścia, która jest o około 63°C wyższa niż te zawierające nienasycone kwasy tłuszczowe 16: 1 cis . Temperatura przejścia fazowego membran wzrasta wraz ze wzrostem stosunku nasyconych do nienasyconych kwasów tłuszczowych. Wiązanie podwójne nienasyconego kwasu tłuszczowego cis powoduje nieodwracalne zgięcie o kącie 30° w łańcuchu acylowym. W związku z tym zaburzony zostaje wysoce uporządkowany pakiet łańcuchów acylowych w membranach, co z kolei skutkuje niższymi temperaturami przejścia fazowego takich membran . W ten sposób nienasycone kwasy tłuszczowe w konfiguracji cis z wygiętymi strukturami sterycznymi (tj. załamaniem w łańcuchu acylowym) tworzą membranę o stosunkowo wysokiej płynności. W wyraźnym kontraście, długo Wydłużona struktura steryczna konfiguracji trans nie ma załamania i jest w stanie wstawić się do błony podobnie jak nasycone kwasy tłuszczowe .

bakterie przystosowują się do wzrostu płynności błony poprzez zwiększenie stopnia nasycenia ich fosfolipidowych kwasów tłuszczowych, aw niektórych przypadkach zmieniając konfigurację z cis na trans ich nienasyconych kwasów tłuszczowych. . Jedną z głównych wad zmian stopnia nasycenia jako reakcji na stres jest jego ścisłe uzależnienie od wzrostu komórek i biosyntezy kwasów tłuszczowych. W związku z tym bakterie wykorzystujące ten mechanizm nie są w stanie przeprowadzić Post-biosyntetycznych modyfikacji płynności swojej błony. Rzeczywiście, zaobserwowano, że rozpuszczalniki powodują zmianę stosunku nasyconych do nienasyconych kwasów tłuszczowych tylko do stężeń, które całkowicie hamują wzrost. W obecności wyższych, tj. toksycznych, stężeń komórki nie mogą reagować, a tym samym nie są w stanie przystosować się do takich warunków lub nawet umierają . Izomeryzacja cis do trans nienasyconych kwasów tłuszczowych występujących do tej pory tylko w szczepach z rodzaju Pseudomonas, w tym głównych przedstawicieli P. putida i P. aeruginosa oraz Vibrio stanowią rozwiązanie problemu uzależnienia od wzrostu, ponieważ działa również w nie rosnących komórkach. Chociaż zmiana z cis na trans nienasycone wiązanie podwójne nie ma takiego samego zmniejszającego się wpływu na płynność membrany, jak konwersja do nasyconych kwasów tłuszczowych, nadal powoduje znaczny wpływ na sztywność membrany .

po pierwszych obserwacjach, głównie opartych na związkach fenolowych, przetestowano szereg rozpuszczalników organicznych pod kątem ich zdolności do aktywacji Cti, jakościowo i ilościowo. W związku z tym stopień izomeryzacji najwyraźniej koreluje z toksycznością i stężeniem związków organicznych w błonie . Działanie przeciwbakteryjne rozpuszczalnika koreluje z jego hydrofobowością w sposób wyrażony przez logarytm współczynnika podziału związku w mieszaninie N-oktanolu i wody (logPow). Rozpuszczalniki organiczne o logPow między 1 a 5 są wysoce toksyczne dla mikroorganizmów, ponieważ dzielą się preferencyjnie w membranach, gdzie powodują wzrost płynności membrany, ostatecznie prowadząc do niespecyficznej permeabilizacji . Zależność między wartością logP związku a jego toksycznością przedstawiono w tabeli 1, w której 11 badanych związków jest wymienionych zgodnie z ich rosnącymi wartościami logP. Na Rys. 1 wartości logP są wykreślane na podstawie zmierzonych szacunkowych stężeń powodujących 50% zahamowanie wzrostu (EC 50) i jednocześnie stężeń związków powodujących o połowę maksymalny wzrost stosunku bakterii trans/cis (TC 50). Tak więc istnieje bezpośredni związek między toksycznością rozpuszczalników organicznych a ich aktywacją na Cti, jednak jest to całkowicie niezależne od struktury chemicznej związków.

od 1989 roku, kiedy odkryto szczep P. putida, który rosł w pożywkach zawierających drugą fazę ogólnie wysoce toksycznego toluenu, styrenu lub ksylenu, kilka innych P. szczepy putida zostały znalezione o podobnych właściwościach, a wiele grup badawczych próbowało odkryć mechanizmy leżące u podstaw tolerancji rozpuszczalnika. U większości tych bakterii Cti bierze udział w tolerancji rozpuszczalnika.

nie tylko rozpuszczalniki organiczne lub wzrost temperatury, ale także niektóre inne czynniki wywołujące stres zostały przetestowane pod kątem ich wpływu na Cti. Podsumowując, wykazano, że wszystkie bodźce wpływające na błonę, takie jak rozpuszczalniki organiczne, stres osmotyczny (spowodowany przez NaCl i sacharozę), metale ciężkie, szok cieplny i antybiotyki aktywne błoną aktywują system . Jednak warunki stresowe, takie jak stres osmotyczny wywołany przez glicerol, szok zimny i wysokie pH, o których wiadomo, że nie są aktywatorami wychwytu K+-komórkowego — pierwszej reakcji komórkowej na uszkodzenie błony prowadzące do zwiększonej permeabilizacji — nie powodowały aktywacji Cti . Takie ustalenia wyraźnie wskazują, że stosunek cis/trans jest prawdopodobnie częścią ogólnego mechanizmu reakcji na stres mikroorganizmów .

3 biochemia i biologia molekularna Cti

po fizjologicznym opisie ogólnej funkcji CTI u bakterii w celu dostosowania się do różnych naprężeń, przeprowadzono molekularne badania biologiczne i biochemiczne w celu scharakteryzowania tego unikalnego systemu reakcji adaptacyjnej.

na podstawie badań aktywności Cti w przedziałach komórkowych błonę cytoplazmatyczną uznano za lokalizację enzymu, w którym obecne są również jego substraty, fosfolipidowe kwasy tłuszczowe. Co zaskakujące, Cti oczyszczono następnie z frakcji periplazmatycznej Pseudomonas oleovorans i Pseudomonas sp. szczep E-3 . Klonowanie enzymu pozwoliło na jego izolację jako oznaczonego przez His białka P. putida P8 heterologicznie wyrażonego w Escherichia coli. Cti jest neutralnym białkiem o wartości 87 kDa i wykazano, że jest monoistronicznie transkrybowane i konstytutywnie wyrażane. Sekwencja nukleotydowa genu cti z P. putida P8, P. putida DOT-T1E i P. oleoworany Gpo12 wreszcie dowiodły, że izomeraza posiada N-końcową hydrofobową sekwencję sygnałową, która jest odcinana po skierowaniu enzymu do przestrzeni peryplazmicznej.

został skonstruowany mutant CTI knockout P. putida DOT-T1E, który nie jest w stanie izomeryzować nienasyconych kwasów tłuszczowych cis. Ten mutant ma współczynnik przeżycia, gdy jest zszokowany 0.08% (obj. / obj.) toluenu niższego niż Szczep typu dzikiego i wykazuje on również dłuższą fazę opóźnienia niż szczep rodzicielski, gdy jest uprawiany z toluenem dostarczanym w fazie gazowej, co wyraźnie implikuje Cti w reakcji toluenu w tym szczepie. Jednakże jest mało prawdopodobne, aby izomeryzacja cis-trans była jedynym niezbędnym mechanizmem adaptacji do rozpuszczalników organicznych, ponieważ znane są szczepy, które mogą przeprowadzać izomeryzację i nadal są wrażliwe na rozpuszczalniki .

dostarczył dowodów na to, że enzym jest białkiem typu C cytochromu, ponieważ mógł znaleźć miejsce wiązania hemu w przewidywanym polipeptydzie Cti. Do preparatu enzymatycznego z Pseudomonas Sp. szczep E-3, który jest przypuszczalnie homologiczny do produktu genu CTI P. putida P8, zasugerowano, że żelazo (prawdopodobnie Fe3+) odgrywa kluczową rolę w reakcji katalitycznej . Stwierdzono, że izomeryzacja Cis–trans jest niezależna od syntazy kardiolipin, enzymu ułatwiającego długotrwałą adaptację błony poprzez wzmożoną syntezę kardiolipin .

bardzo niedawno wyjaśniono molekularny mechanizm reakcji izomeryzacji. W eksperymentach z suplementacją podwójnie deuterowanym kwasem oleinowym wykazano, że kwas oleinowy został przekształcony wyłącznie w podwójnie deuterowany kwas elaidowy po aktywacji Cti. Należy wykluczyć przejściowe nasycenie wiązania podwójnego podczas izomeryzacji, jak również sprzężoną reakcję uwodnienia–odwodnienia . Dlatego proponuje się mechanizm enzymatyczny: powstaje kompleks enzymatyczno-substratowy, w którym elektrofilowe żelazo (prawdopodobnie Fe3+), dostarczone przez domenę hemu obecną w enzymie, usuwa elektron z wiązania podwójnego cis, przenosząc Wiązanie sp2 do sp3. Wiązanie podwójne jest następnie odtwarzane po obrocie do konfiguracji trans. Schemat proponowanego mechanizmu enzymatycznego przedstawiono na Fig. 2. Taki mechanizm jest zgodny z eksperymentami mutagenezy ukierunkowanej na miejsce, prowadzonymi w celu zniszczenia motywu wiązania hemu w Cti P. putida P8 . Mutacje te powodują utratę funkcji enzymu, a tym samym dostarczają dowodów na obecność cytochromu c i hemu w centrum katalitycznym enzymu. Ponieważ reakcja enzymu nie zależy od aktywności kofaktora CTI różni się od wszystkich innych znanych enzymów zawierających hem, działających na kwasy tłuszczowe jako substraty. Nie ma jednak potrzeby kofaktora, ponieważ nie zużywa się mocy elektronów netto.

inną wskazówką na jego wyjątkowość są badania podobieństwa: Cti nie wykazywało znaczących podobieństw z peptydami homologicznymi, gdy przewidywaną sekwencję aminokwasową porównywano z innymi białkami. Nic dziwnego jednak, że porównanie sekwencji aminokwasowych siedmiu z obecnymi znanymi białkami Cti zidentyfikowało je wszystkie jako polipeptydy zawierające hem typu cytochrom C. Niezależnie od taksonu, Grupa hemu typu cytochromu c występuje jako silnie zachowany motyw i jako domena funkcjonalna we wszystkich porównywanych enzymach , w szczególności miejsce wiązania hemu w białkach Cyt c znajduje się między grupami hemu-winylowymi a dwiema cysteinami znajdującymi się w zachowanym motywie wiązania hemu CXXCH.

we wszystkich sekwencjach CTI sześciu dotychczas badanych szczepów Pseudomonas występuje Sekwencja sygnału N-końcowego, wskazująca na peryplazmiczną lokalizację Cti. Taka lokalizacja została już udowodniona dla P. oleovorans i P. putida DOT-T1E . Jednak peptyd sygnałowy charakterystyczny dla wydzielania zależnego od Sec nie występuje w białku CTI V. cholerae. Wielokrotne dopasowanie sekwencji siedmiu znanych białek Cti ujawniło, że białka ze szczepów Pseudomonas i Vibrio tworzą drzewo filogenetyczne złożone z trzech głównych gałęzi, co sugeruje wspólnego przodka enzymu. Co ciekawe, przewidywany polipeptyd z V. cholerae oczywiście nie stanowi odrębnej grupy, a raczej emanuje z zróżnicowanej grupy białek z P. aeruginosa i P. Sp. E-3 . Niedawno badania wyrównawcze wykazały, że geny znane cti mogą być również obecne w genomach bakterii należących do rodzajów Methylococcus i Nitrosomonas. Wiadomo również, że organizmy te zawierają nienasycone kwasy tłuszczowe trans . Jednak brak jest bezpośrednich dowodów fizjologicznych lub biochemicznych na obecność Cti u tych bakterii.

4 Regulacja Cti

jednym z głównych otwartych pytań dotyczących Cti nienasyconych kwasów tłuszczowych jest sposób regulacji aktywności tego konstytutywnie wyrażonego enzymu peryplazmatycznego. Jedną z możliwości byłby złożony model, w którym substraty enzymu, nienasyconych kwasów tłuszczowych cis, są odrywane od fazy peryplazmatycznej fosfolipidów błonowych. Otrzymany wolny nienasycony kwas tłuszczowy byłby następnie izomeryzowany przez działanie Cti, a następnie ponownie przyłączony do lizofosfolipidu, w wyniku czego powstaje fosfolipid zawierający nienasycone kwasy tłuszczowe trans . Jednak tak złożony model nie jest zgodny z danymi potwierdzającymi aktywność Cti w komórkach spoczynkowych i przy całkowitym braku źródeł energii, ponieważ przynajmniej ponowne przyłączenie zmodyfikowanych kwasów tłuszczowych do błony wymagałoby energii.

regulacja aktywności enzymu może być jednak spowodowana po prostu nadaniem centrum aktywnemu enzymu zdolności do dotarcia do jego substratu, wiązania podwójnego, co z kolei zależy od stanu płynności błony. W związku z tym obserwowana Regio-swoistość enzymu odzwierciedla przenikanie aktywnego miejsca izomerazy do określonej głębokości w błonie . Hydrofilowa struktura Cti i jej lokalizacja peryplazmiczna potwierdzają przypuszczenie, że enzym może osiągnąć tylko swój cel, tj. podwójne wiązania nienasyconych kwasów tłuszczowych, które znajdują się na pewnej głębokości membrany, gdy membrana jest “otwarta” przez Warunki środowiskowe, które powodują rozpad błony . Wcześniej wykazano, że zmniejszenie rzędu łańcucha acylowego może skutkować zwiększoną penetracją i translokacją białek w błonach . Przez analogię do niektórych fosfolipaz, można sobie wyobrazić, że Cti wykazuje głębszą penetrację do błony, gdy zmniejsza się kolejność łańcuchów acylowych i zwiększa się odstępy grup głowy fosfolipidów. Jest również wyraźnie możliwe, że zmniejszenie upakowania membran pozwoli wiązaniom podwójnym zbliżyć się do powierzchni membrany częściej, ostatecznie ułatwiając interakcję z izomerazą . Ponieważ pakowanie łańcucha acylowego jest zwiększane przez izomeryzację cis do trans nienasyconych kwasów tłuszczowych, penetracja białka byłaby przeciwdziałana i jednocześnie, cis do izomeryzacji trans hamowana, ostatecznie skutkując ścisłą regulacją pakowania łańcucha acylowego bez udziału pośrednich mechanizmów sygnałowych lub szlaków. Po usunięciu błonowo-aktywnego związku, odzyskanie regularnie niskiego stosunku trans-cis następuje najprawdopodobniej w drodze normalnej de novo syntezy wszystkich kwasów tłuszczowych cis, ponieważ proces odwrotny (trans do cis) wymagałby wkładu energetycznego.

taki model regulacji aktywności Cti wystarczająco wyjaśnia często zgłaszaną zależność między stopniem izomeryzacji cis–trans a toksycznością spowodowaną pewnym stężeniem czynnika stresu środowiskowego . Innym wynikiem reakcji katalizowanej przez enzym jest zmniejszenie płynności błony, a ponieważ enzym nie może osiągnąć swojego celu, gdy płynność błony osiągnie swój normalny poziom, enzym jest wypychany z dwuwarstwy.

5 Uwagi końcowe

chociaż izomeryzacja cis–trans nienasyconych kwasów tłuszczowych nie została całkowicie poznana, stało się oczywiste, że jest to część ogólnego systemu reakcji na stres w komórkach Pseudomonas i Vibrio. Inną wskazówką dla ogólnej funkcji Cti jest również jej często opisywana zależność od indukcji / aktywacji innych mechanizmów reakcji na stres .

najwyraźniej stanowi pilny mechanizm adaptacyjny umożliwiający szybkie modyfikacje membran, aby poradzić sobie z pojawiającymi się stresami środowiskowymi. Taka szybka reakcja, działająca w zakresie minut, zapewnia czas dla innych mechanizmów w zależności od wzrostu komórek, aby ułatwić ich rolę w odpowiedzi adaptacyjnej, ponieważ natychmiastowa reakcja gwarantuje przetrwanie w różnych warunkach stresu. Jeśli chodzi o tolerancję rozpuszczalnika, rodzaj kaskady szybkich (pilnych), średnio-i długoterminowych mechanizmów najwyraźniej współpracują ze sobą, aby osiągnąć pełną adaptację do stresu środowiskowego. Cti niewątpliwie stanowi jeden z głównych pilnych systemów, które pomagają komórkom wytrzymać pierwszy wstrząs toluenowy, ostatecznie umożliwiając aktywację i indukcję dalszych mechanizmów adaptacyjnych, które ostatecznie wywołują całkowitą adaptację .

ze względu na swoją łatwą funkcję i skuteczność oraz ze względu na to, że działa bez skomplikowanych regulacji, zadziwiające jest to, że taki mechanizm izomeryzacji cis do trans nie jest wszechobecny u bakterii Gram-ujemnych. Możliwe wyjaśnienie może pochodzić z powszechnego występowania dwóch rodzajów Pseudomonas i Vibrio. Wśród niewyspecjalizowanych bakterii, członkowie rodzaju Pseudomonas są znani z wysoce elastycznych mikroorganizmów, które podbiły wszystkie nisze wielkiej liczby ekosystemów obejmujących glebę, ludzką skórę i wodę morską. Przedstawiciele rodzaju Vibrio podbili również szeroki zakres ekosystemów, w tym gleb i głębin morskich. Aby móc skolonizować wszystkie te nisze, muszą być niezwykle elastyczne i przystosowalne do zmieniających się warunków środowiskowych. Cti zapewnia komórkom skuteczny mechanizm osiągnięcia takiej zdolności adaptacyjnej. Nie jest to wymagane u innych bakterii Gram-ujemnych, takich jak E. coli, które specjalizują się w życiu w przewodzie pokarmowym ssaków, gdzie mogą żyć szczęśliwie bez tak pilnego mechanizmu adaptacji błony.

lipidy membranowe oferują obiecujące narzędzie jako biomarkery do analizy zmian populacji drobnoustrojów. W rzeczywistości, Guckert et al. zasugerowali użycie wskaźnika trans/cis większego niż 0,1 (normalny wskaźnik zgłoszony dla większości próbek środowiskowych) jako wskaźnika głodu lub stresu. Ponieważ pomiar profili kwasów tłuszczowych stał się rutynową metodą w wielu laboratoriach, brzmi to jak obiecujące podejście do oceny efektów toksycznych. Określenie wskaźnika trans/cis może zatem stanowić cenną opcję w badaniu stanu toksyczności próbek naturalnych, zwłaszcza gdy nie można przeprowadzić badań zależnych od wzrostu, np. w siedliskach naturalnych. Głównym obszarem zastosowania takiego wskaźnika wydaje się być pomiar toksyczności i stresu środowiskowego podczas procesów bioremediacji in situ, w których profile kwasów tłuszczowych mają znaczenie jako marker dla Badań Ekologicznych mikroflory glebowej. Na przykład, podczas bioremediacji zanieczyszczonych miejsc, poziom trans nienasyconych kwasów tłuszczowych może być stosowany jako marker ogólnego stresu i redukcji stresu w celu monitorowania procesu biodegradacji . Zastosowanie izomeryzacji cis-trans jako narzędzia oceny ogólnej toksyczności związków organicznych zostało już opisane dla aromatycznych związków karbonylowych . Dalsze badania mające na celu i poprawę wykorzystania izomeryzacji cis do Trans nienasyconych kwasów tłuszczowych jako wskaźnika stresu są istotne i mogą ostatecznie doprowadzić do zastosowania techniki monitorowania środowiska.