Hoolimata oma stohhastilisest päritolust on müra siiski mitme mehhanismiga kontrollitav. Müraon paljudel juhtudel soovimatu protsess. Näiteks võib müra geneetilistes <strong>ja</strong> metaboolsetes radadesmõjuda liigi kohasusele laastavalt (Barkai <strong>ja</strong> Leibler, 2000; Paulsson, 2004; Rao jt., 2002; Vilarjt., 2002). Seepärast oleks loogiline oletada, et tähtsamates regulatoorsetes radades on müra paljuvähem kui vähemtähtsates süsteemides. Saccharomyces cerevisiae peal läbi viidud uuringusnäidati, et tõepoolest tekib esmatähtsate geenide ekspressioonis vähem müra kui enamiku teistegeenide omas (Fraser jt., 2004). Samas võib müra rakkudele ka kasulik olla: seda võidaksevõimendada mõne eelpool mainitud mehhanismi abil <strong>ja</strong> seeläbi kasutada ära bistabiilsusetekitamiseks (Ferrell, 2002; Hasty jt., 2000). Toetudes nendele faktidele <strong>ja</strong> mutantide uuringule,on väl<strong>ja</strong> pakutud, et müra on evolutsiooniliselt suunatav fenomen (Fraser jt., 2004). Müra hulgakontrolli all hoidmiseks on mitmeid võimalusi. Toetudes lõpliku numbri efektile, on võimalikmingi rakusisese ra<strong>ja</strong> molekulide kontsentratsiooni suurendamisega vähendada müra mõjuprotsessile. See strateegia on rakkudele kulukas <strong>ja</strong> seetõttu kasutatakse tihti teisi mehhanisme(Rao jt., 2002). Üks levinuimaid müraleevendavaid mehhanisme on negatiivne tagasiside(Heinrich <strong>ja</strong> Schuster, 1998; Rao jt., 2002; Smolen jt., 2000). Komponent mõjutab negatiivseltiseenese transkriptsiooni <strong>ja</strong> mõjutab sellega tugevalt fluktuatsioone enda produktsioonis. Onnäidatud, et E. <strong>coli</strong> koduhoid<strong>ja</strong> funktsioonides domineerib negatiivne tagasiside (Thieffry jt.,1998). Bistabiilsuse seisukohalt on oluline protsess hüsterees (Ninfa <strong>ja</strong> Mayo, 2004). Näiteks onhüsterees vastutav viburite rotatsiooni suuna juhusliku muutumise vähendamiseks kemotaksisel(Bren <strong>ja</strong> Eisenbach, 2001). Bistabiilsuse seisukohalt on veel olulised ka avastused, et pikemadsignaaliülekande kaskaadid võivad müra võimendada <strong>ja</strong> ülesvoolu asuvad regulatoorsedsündmused võivad antud geeniekrspressiooni varieeruvusele suuremat mõju avaldada kui sellegeeni sisemine müra otseselt ise (Hooshangi jt., 2005; Isaacs jt., 2003; Pedraza <strong>ja</strong> vanOudenaarden, 2005).1.1.4. PersistoridPersistorid on paljudele antibiootikumidele tolerantsed rakud bakteripopulatsioonis <strong>ja</strong> neid onleitud kõigist siiani põh<strong>ja</strong>likult uuritud populatsioonidest (Lewis, 2001). Persistorid polemutandid, vaid metsiktüübi fenotüübilised variandid, mis reinnokuleerimisel toodavad sarnasetolerantsusega kultuuri (Bigger, 1944; Keren jt., 2004; Wiuff jt., 2005). E. <strong>coli</strong>s püsib persistoritearv vara<strong>ja</strong>ses eksponentsiaalses faasis konstantsena ning hilises eksponentsiaalses faasis <strong>ja</strong>vara<strong>ja</strong>ses statsionaarses faasis toimub selle märgatav suurenemine (Wiuff jt., 2005). Hoides10
aktereid eksponentsiaalses faasis, neid pidevalt uude söötmesse lahjendades, saavutati täielikpersistorite kadumine (Wiuff jt., 2005). Kasutades mikrofluiidika seadet näidati, et persistorid onväike mittekasvav osa bakteripopulatsioonist, mis eksisteerib seal juba enne antibiootikumidelisamist (Pedersen jt., 2002).Omadus olla tolerantne antibiootikumidele on eriti oluline bakterite biofilmide ellujäämisel(Costerton jt., 1999; Lewis, 2001; Xu jt., 2000). Biofilmid formeeruvad kui bakterirakudkinnituvad mingile pinnale <strong>ja</strong> kasvavad eksopolümeersesse maatriksisse kapseldunud massiks(Costerton jt., 1999). Biofilmid on vastutavad umbes 65% kõigi läänes inimestel esinevateinfektsioonide eest (Costerton jt., 2003). Nende seas on kateetrite, ortopeediliste seadmete,südameklappide, kuseteede <strong>ja</strong> tsüstilise fibroosi haigete kopsude infektsioonid (Parsek <strong>ja</strong> Singh,2003). Enamus patogeene (kui mitte kõik) suudavad biofilme moodustada. Kõige tuntumadbiofilme moodustavad organismid on ilmselt tsüstilise fibroosi haigetel ravimatut infektsioonipõhjustav Pseudomonas aeroginosa (Singh, 2000) <strong>ja</strong> püsikateetri seadmetel infektsioonepõhjustavad Staphylococcus aureus ning Staphylococcus epidermidis (Mack, 2004). Biofilmidalluvad antibiootikumidega ravile halvasti. Samas on nendest biofilmidest eraldatud rakudenamasti antibiootikumide tundlikud. Tähtis on fakt, et biofilmid ei kasva kõrgendatudantibiootikumide kontsentratsioonil <strong>ja</strong> seetõttu võib oletada, et neil ei ole võrreldes planktilisterakkudega suuremat resistentsust (Lewis, 2001). Biofilmide tolerantsus ravimitele on olnud üksmikrobioloogia raskesti lahendatavamaid probleeme, kuid lihtne bakteritsiidsuse määramiseeksperiment andis ootamatult selle mõistatuse kohta tähtsat infot (Brooun jt., 2000; Lewis, 2001;Spoering <strong>ja</strong> Lewis, 2001). Enamus biofilmi rakke on väga tundlikud bakteritsiidsetele ühenditelenagu fluorokinoloon tüüpi antibiootikumid <strong>ja</strong> metalli oksüaniaoonid, mis suudavad tappa niikiiresti kasvavaid kui ka aeglaselt <strong>ja</strong>gunevaid ning mitte kasvavaid rakke (Harrison, 2005;Harrison jt., 2005; Spoering <strong>ja</strong> Lewis, 2001). See on oluline kuna suur osa biofilmi rakke<strong>ja</strong>gunevad ilmselt aeglaselt või on statsionaarses faasis. Eksperimendis avastati väike rakkudealampopulatsioon, mis jäi ellu sõltumata antibiootikumide kontsentratsioonist (persistorid).Ellujäävate persistorite arv oli kõige suurem statsionaarses faasis. Tundub, et in vitro tingimusteson statsionaarne kultuur antibiootikumidele tolerantsem kui biofilm. In vivo on olukord ilmseltvastupidine. Antibiootikumid tapavad enamiku biofilmi <strong>ja</strong> planktilise rakke, jättes ellupersistorid. Immuunsüsteem suudab ellujäänud mittekasvavad planktilised prokarüoodid tappa.Biofilmide eksopolümeerne maatriks kaitseb aga baktereid immuunsüsteemi eest (Jesaitis, 2003;11
- Page 1 and 2: TARTU ÜLIKOOLLoodus-ja tehnoloogia
- Page 3 and 4: Kasutatud lühendidAmp: ampitsillii
- Page 5 and 6: 1.Kirjanduse ülevaade1.1.Fenotüü
- Page 7 and 8: Joonis 1. Kaks süsteemi, mis viiva
- Page 9: jt., 2005; Paulsson, 2004; Rao jt.,
- Page 13 and 14: TA süsteem võib moodustada bistab
- Page 15 and 16: katkeid DNA-shigBA HigA HigB Transl
- Page 17 and 18: Tabel 3. Kasutatud plasmiidid.plasm
- Page 19 and 20: Kloneerimise esimesel etapil viidi
- Page 21 and 22: 2.1.9. BW25113 ja BW25113 ∆relBE
- Page 23 and 24: Proovid koosnesid 50 µl 30% glüts
- Page 25 and 26: Joonis 5. HM22 kasvu jälgimine üh
- Page 27 and 28: Joonis 6. Külma ja-temperatuuritun
- Page 29 and 30: Üleekspressiooni mõju rakkude kas
- Page 31 and 32: statsionaarsest faasist väljumisel
- Page 33 and 34: Joonis 11. . ∆relBE ja MT kasvama
- Page 35 and 36: Bakterite GFP-sisalduse voolutsüto
- Page 37 and 38: KokkuvõteKäesoleva töö eesmärg
- Page 39 and 40: Kasutatud kirjandusAllen, G. C. ja
- Page 41 and 42: Gotfredsen, M. ja Gerdes, K. (1998)
- Page 43 and 44: Monk, M., Kinross, J. ja Town, C. (
- Page 45 and 46: Shah, D., Zhang, Z., Khodursky, A.,