Ključna razlika med zaznavanjem kvoruma in dušenjem kvoruma je v tem, da je zaznavanje kvoruma mehanizem za regulacijo izražanja genov, ki ga bakterije uporabljajo za medsebojno komunikacijo in zaznavanje gostote celične populacije, medtem ko je dušenje kvoruma mehanizem bakterij, ki deluje proti zaznavanje kvoruma in ustavi izražanje gena virulence.
Bakterije uporabljajo različne mehanizme za medsebojno komunikacijo. Ti komunikacijski mehanizmi jim pomagajo občutiti gostoto prebivalstva in uravnavati številne njihove fiziološke procese. Zaznavanje kvoruma je en tak mehanizem, ki ga bakterije močno uporabljajo. Zaznavanje kvoruma ne le olajša komunikacijo in zaznavanje gostote prebivalstva, ampak ima tudi pomembno vlogo pri ohranjanju patogenosti bakterij do drugih gostiteljev, kot so ljudje. Vendar so mehanizmi za zaznavanje kvoruma problematični pri obvladovanju bakterijskih okužb. Kot rešitev se lahko uporabi kaljenje kvoruma. Dušenje kvoruma moti zaznavanje kvoruma bakterij in onemogoči izražanje patogenih genov.
Kaj je zaznavanje kvoruma?
Zaznavanje kvoruma je mehanizem genske regulacije, ki ga uporabljajo bakterije. Ta mehanizem uporabljajo za komunikacijo z bakterijskimi celicami in zaznavanje gostote lastne populacije. Proizvajajo in izločajo majhne molekule, znane kot avtoinduktorji, da zaznavajo gostoto prebivalstva. S to metodo uravnavajo izražanje virulentnih genov. Poleg tega so avtoinduktorji majhne difuzibilne signalne molekule, predvsem N-acil-homoserin laktoni (AHL). Sprožijo izražanje virulentnih genov.
Slika 01: Zaznavanje kvoruma
Zaznavanje kvoruma je pomembno za številne fiziološke aktivnosti bakterij. Molekule zaznavanja kvoruma inducirajo procese, kot so simbioza, virulentnost, kompetenca, konjugacija, proizvodnja antibiotikov, gibljivost, sporulacija, fiksacija dušika in tvorba biofilma itd.
Poleg tega je zaznavanje kvoruma pogosto pri gram-negativnih in gram-pozitivnih bakterijah. Vendar pa izločajo različne molekule kot avtoinduktorje. Gram-negativne bakterije posredujejo pri zaznavanju kvoruma prek aciliranih homoserin laktonov, medtem ko gram-pozitivne bakterije posredujejo prek procesiranih oligopeptidov.
Kaj je Quorum Quenching?
Dušenje kvoruma je naravni mehanizem bakterij, ki deluje proti mehanizmu zaznavanja kvoruma bakterij. Ko zaznavanje kvoruma pomaga bakterijam, da izrazijo virulenčne gene, dušenje kvoruma to zavira. Tako je dušenje kvoruma mehanizem, ki zaustavi izražanje virulenčnega gena v patogenih bakterijah. Pri dušenju kvoruma bakterije proizvajajo encime in kemične inhibitorje za razgradnjo molekul, ki zaznavajo kvorum. Po razgradnji avtoinduktorjev bakterije izgubijo sposobnost zaznavanja kvoruma. Zato dušenje kvoruma moti sposobnost patogena, da zazna svojo celično gostoto, in onemogoči ali zmanjša sposobnost sprožitve virulentnega izražanja.
Slika 02: Ugasnitev kvoruma
Prekinitev kvoruma ustavi zaznavanje kvoruma na več načinov. Inaktivira signalne encime ali uvaja molekule, ki posnemajo signalne molekule, in blokira njihove receptorje. Poleg tega encimi za dušenje razgradijo signalne molekule ali spremenijo signale zaznavanja kvoruma.
Ker je dušenje kvoruma naravni mehanizem, ga je mogoče razviti kot pristop za preprečevanje mikrobnih bolezni. Bakterijska komunikacija je pomemben vidik bakterijskih okužb. Zato bo dušenje kvoruma obetavna rešitev za motenje bakterijske komunikacije in s tem preprečevanje bakterijskih bolezni. Tako lahko dušenje kvoruma preprosto definiramo kot obliko protivirulentnosti.
Kakšne so podobnosti med zaznavanjem kvoruma in dušenjem kvoruma?
- Oba mehanizma opazimo predvsem pri bakterijah.
- So tudi naravni mehanizmi, ki se pojavljajo v bakterijah.
- Poleg tega oba procesa proizvajata encime, kemikalije itd., ki posredujejo procese.
Kakšna je razlika med zaznavanjem kvoruma in dušenjem kvoruma?
Zaznavanje kvoruma je proces, ki ga bakterije uporabljajo za medsebojno komunikacijo in zaznavanje gostote svoje populacije. Nasprotno pa je dušenje kvoruma proces, ki ga bakterije uporabljajo za motenje zaznavanja kvoruma. To je torej ključna razlika med zaznavanjem kvoruma in dušenjem kvoruma.
Poleg tega je druga pomembna razlika med zaznavanjem kvoruma in dušenjem kvoruma ta, da bakterije izločajo avtoinduktorje ali signale zaznavanja kvoruma pri zaznavanju kvoruma, medtem ko bakterije proizvajajo encime in zaviralce zaznavanja kvoruma pri dušenju kvoruma.
Spodnja infografika ponuja več primerjav v zvezi z razliko med zaznavanjem kvoruma in dušenjem kvoruma.
Povzetek – zaznavanje kvoruma proti dušenju kvoruma
Zaznavanje kvoruma in dušenje kvoruma sta dva naravna mehanizma, ki potekata v bakterijah. Zaznavanje kvoruma olajša komunikacijo med bakterijami in zaznavanje gostote njihove populacije. Pojavi se prek majhnih molekul, imenovanih avtoinduktorji. Je pomemben proces za bakterije, saj pomaga pri simbiozi, virulenci, kompetenci, konjugaciji, proizvodnji antibiotikov, gibljivosti, sporulaciji, fiksaciji dušika in tvorbi biofilma itd. Medtem dušenje kvoruma deluje proti zaznavanju kvoruma. Moti zaznavanje kvoruma in onemogoči izražanje gena virulence. Zato je mehanizem proti virulentnosti. Torej, to je povzetek razlike med zaznavanjem sklepčnosti in dušenjem sklepčnosti.
