Quorum Sensing on kyky säädellä geenien ilmentymistä mikro-organismeissa (pääasiassa bakteereissa ) vasteena solupopulaatiotiheyden vaihteluille. Quorum Sensing perustuu kemiallisten signaalimolekyylien, joita kutsutaan autoindusoitteiksi, tuottamiseen ja havaitsemiseen, joiden pitoisuus vaihtelee ympäröivien solujen lukumäärän mukaan.
Grampositiiviset ja gramnegatiiviset bakteerit käyttävät aineenvaihduntaverkostoja quorum-tunnistuksella säätelemään fysiologisia aktiviteetteja: symbioosia , virulenssia , konjugaatiota , antibioottien tuotantoa , liikkuvuutta, itiöimistä ja biofilmin muodostumista . [yksi]
Kenneth Nilson ja John Hastings löysivät ja kuvasivat quorum sensorin ensimmäisen kerran vuonna 1979 kahdessa valovoimaisessa meribakteerilajissa, Vibrio fischerissa ja Vibrio harveyissä . Havaittiin, että bakteerien valoemissio tapahtuu vain solupopulaation suurella tiheydellä vasteena spesifisille autoindusoijille.
Everett Greenbergin tutkimukseen asti mikrobiologit eivät suurelta osin tunnistaneet bakteerien välistä suhdetta: jokaista bakteeria pidettiin erillisenä soluna, joka käyttäytyi muista riippumattomasti. Hänen tutkimuksensa kuvaili mekanismia, jolla bakteerit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa; Vuonna 1994 Greenberg ehdotti kollegoidensa kanssa termiä quorum sensing - bakteerien välisen kommunikoinnin prosessi. [2] Kesäkuusta 2015 lähtien Greenberg on professori Washingtonin yliopistossa, ja hänen laboratorionsa tekee tutkimusta quorum sensorista ja biofilmeistä . [3]
Greenberg sai 2015 Shao-palkinnon Bonnie Basslerin kanssa koorumin merkityksen löytämisestä [4] .
quorum sensen tarkoituksena on koordinoida tiettyjä käyttäytymismalleja tai toimia saman lajin tai alalajin bakteerien välillä niiden populaatiotiheydestä riippuen. Esimerkiksi opportunistiset patogeeniset bakteerit Pseudomonas aeruginosa voivat lisääntyä isännässä vahingoittamatta isäntää, kunhan ne eivät saavuta tiettyä pitoisuutta. Mutta heistä tulee aggressiivisia, kun niiden lukumäärä on riittävä voittamaan isännän immuunijärjestelmän, mikä johtaa taudin kehittymiseen. Tätä varten bakteerien on muodostettava biofilmejä isännän kehon pinnalle. On mahdollista, että signalointimolekyylien terapeuttinen entsymaattinen hajoaminen estää tällaisten biofilmien muodostumisen. Signalointiprosessin tuhoaminen tällä tavalla on päätösvaltaisuuden tukahduttamista.
Quorum Sensing havaittiin ensimmäisen kerran bakteerissa Vibrio fischeri , bioluminesoivassa bakteerissa, joka elää symbionttina havaijin kalmarilajien valoelimissä. Kun Vibrio fischeri -solut ovat vapaasti eläviä, autoinduktorit ovat alhaisessa pitoisuudessa ja siksi solut eivät ole luminoivia. Kalmarin valoelimessä (fotoforit) ne ovat erittäin keskittyneitä (noin 10 11 solua/ml), ja siksi lusiferaasin transkriptio indusoituu, mikä johtaa bioluminesenssiin.
Prosesseja, joita säätelee tai osittain säätelee AI-2-pohjainen quorum-tunnistin E. colissa , ovat solujen jakautuminen. Muissa lajeissa, kuten Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas aeruginosa ), quorum-sensointiin liittyviä prosesseja ovat biofilmin kehitys, eksopolysakkaridien tuotanto ja solujen aggregaatio. AI-2:n havaittiin lisäävän sdiA-geenin ilmentymistä, joka on ftsQ-geeniä säätelevän promoottorin transkription säätelijä, joka on osa solun jakautumiselle tärkeätä ftsQAZ-operonia.
Streptococcus pneumoniae ( pneumokokki ) käyttää quorum-tunnistinta tehdäkseen soluista päteviä. Tämä voi olla tärkeää mutaatioiden määrän lisäämiseksi ylikansoituksen olosuhteissa, kun on välttämätöntä kolonisoida uusia ympäristöjä.