受体相互作用对细菌趋化适应速率的影响

摘要

生物体进化出不同的受体来感知环境中的不同刺激。受体之间的相互作用能够显著提升感知的灵敏度和适应的精度。为研究细菌趋化信号网络中不同种类受体之间的相互作用对适应速率的影响,我们使用荧光共振能量转移技术和小球标记实验系统地比较了表达混合种类受体的野生型菌株与只表达Tar受体的突变株(即,Taronly菌株)对添加不同浓度天冬氨酸的阶跃型刺激的适应时间。我们发现,在相同的饱和浓度刺激下,野生型比突变株表现出更快的适应。相比之下,在引起相同程度响应的非饱和浓度刺激下,野生型比突变株表现出更慢的适应,且这与化学受体的表达浓度无关。通过监测鞭毛马达的稳态旋转信号,我们对网络弛豫时间得出了相同的结果。通过模拟具有不同适应速率的细菌在稳定的趋化引诱剂梯度下的趋化,我们证实了不同种类受体的相互作用可以有效提高大肠杆菌在稳定的趋化引诱剂空间梯度下的趋化能力,并同时保证细胞位置分布的噪声最低。