Echerichia coli kasvu heterogeensus ja toksiin-antitoksiini süsteemid

1.1.2. Bistabiilsuse tekkemehhanismidBistabiilsus tekib unimodaalsest mürast regulaatorgeeni ekspressioonis. Kui antud geeniekspressioon ületab mingi läve, läheb kvantitatiivne muutus üle kvalitatiivseks: populatsioonjaguneb mitmeks erinevaks korraga eksisteerivaks rakutüübiks. Bistabiilne süsteem saabeksisteerida kahes erinevas olekus, aga mitte nende vahepealsetes seisundites. Sellise lahknemisetoimumiseks on välja pakutud kaks põhilist mehhanismi (Ferrell, 2002). Esimeses mehhanismison protsessi kontrolli regulaatorgeen positiivselt autoreguleeritud ja reageerib enda produktilemittelinearselt (Joonis 1.). Mittelineaarsus muudab vastuse regulaatori kontsentratsioonimuutustele hüpersensitiivseks. Rakud, mille regulaatorvalgu kogus ületab läve, pannaksepositiivse autoregulatsiooni tõttu veelgi rohkem seda valku tootma. Allavoolu asuvate geenideekspressioon muutub ja populatsioon jaguneb kaheks. Teine mehhanism koosneb kahestvastastikku üksteise sünteesi represseerivast repressorist (Joonis 1.). Kui Repressor2inaktiveeritakse (näiteks induktori lisamise tõttu) toodetakse Reperessor1-te ja lülitatakse väljaRepressor2-e süntees. Efekt on antud juhul sama, mis positiivse autoregulatsiooni puhul, sestRepressor1 hulga kasv põhjustab Repressor1 produktsiooni suurenemist. Kui Repressor2 peaksrepresseerima mingeid allavoolu jäävaid geene, siis antud olukorras, kus Repressor2 tootmine ontakistatud, toimub nende ekspressioon. Induktori eemaldamisel jääb tekkinud olukord püsima.Juhul kui ainult osa populatsioonist jõudis enne induktori süsteemist kadumist muutuda (näiteksmadala induktori kontsentratsiooni tõttu), jäävad erinevad rakutüübid populatsiooniskooseksisteerima kuni repressorite kontsentratsiooni fluktuatsioon jälle rakkude olekut muudab(Dubnau. D ja Losick. R, 2006). Neid kahte skeemi on leitud kasutatavat kombinatsioonisregulatoorsete elementidega in vivo E. colis (Gardner jt., 2000) ja pungvates pärmides (Becskeijt., 2001).6