14.3 B: Pili and Pilus Assembly (Deutsch)

Ein Pilus (lateinisch für „Haar“; Plural: pili) ist ein haarähnlicher Anhang, der auf der Oberfläche vieler Bakterien gefunden wird. Die Begriffe Pilus und Fimbria (lateinisch für „Faden“ oder „Faser“, Plural: Fimbrien ) können austauschbar verwendet werden, obwohl einige Forscher den Begriff Pilus für den für die bakterielle Konjugation erforderlichen Anhang reservieren. Alle pili bestehen hauptsächlich aus oligomeren pilin Proteine.,

Dutzende dieser Strukturen können auf den Bakterien existieren. Einige bakterielle Viren oder Bakteriophagen heften sich zu Beginn ihres Fortpflanzungszyklus an Rezeptoren auf Pili an. Pili sind Antigene. Sie sind auch zerbrechlich und werden ständig ersetzt, manchmal mit Pili unterschiedlicher Zusammensetzung, was zu einer veränderten Antigenität führt. Spezifische Host-Antworten auf die alte Pili-Struktur sind für die neue Struktur nicht wirksam. Rekombinationsgene von Pili kodieren für variable (V) und konstante (C) Regionen der Pili (ähnlich der Immunglobulin-Diversität).,

Konjugierende Pili ermöglichen den Transfer von DNA zwischen Bakterien im Prozess der bakteriellen Konjugation. Sie werden manchmal in Analogie zur sexuellen Fortpflanzung „Sex Pili“ genannt, weil sie den Austausch von Genen über die Bildung von „Paarungspaaren“ermöglichen. Das vielleicht am besten untersuchte ist der Ficus von Escherichia coli, kodiert durch das F-Plasmid oder den Fruchtbarkeitsfaktor.

Ein Pilus hat typischerweise einen Durchmesser von 6 bis 7 nm., Während der Konjugation umschließt ein Pilus, der aus dem Spenderbakterium austritt, das Empfängerbakterium, zieht es in die Nähe und löst schließlich die Bildung einer Paarungsbrücke aus, die einen direkten Kontakt und die Bildung einer kontrollierten Pore herstellt, die den Transfer von DNA vom Spender zum Empfänger ermöglicht., Typischerweise besteht die übertragene DNA aus den Genen, die zur Herstellung und Übertragung von Pili erforderlich sind (oft auf einem Plasmid codiert), und ist eine Art selbstsüchtige DNA; Andere DNA-Stücke werden jedoch häufig gemeinsam übertragen, und dies kann zur Verbreitung genetischer Merkmale wie Antibiotikaresistenz bei einer Bakterienpopulation führen. Nicht alle Bakterien können konjugierende Pili bilden, aber Konjugation kann zwischen Bakterien verschiedener Arten auftreten.

Einige Pili, sogenannte „Typ IV Pili“, erzeugen bewegliche Kräfte., Die äußeren Enden der Pili haften an einem festen Substrat, entweder an der Oberfläche, an der die Bakterien befestigt sind, oder an anderen Bakterien, und wenn sich der Pilus zusammenzieht, zieht er die Bakterien wie einen Greifhaken nach vorne. Bewegung, die von Typ IV Pili produziert wird, ist typischerweise ruckartig, und so wird es „zuckende Motilität“ genannt, im Gegensatz zu anderen Formen der bakteriellen Motilität, wie Motilität, die von Flagellen produziert wird. Einige Bakterien, zum Beispiel Myxococcus xanthus, zeigen jedoch eine Gleitmotilität. Bakterielle Piline vom Typ IV ähneln in ihrer Struktur den Flagellinen der archaealen Flagellen.,

Die Anhaftung von Bakterien an Wirtsoberflächen ist für die Besiedlung während der Infektion oder zur Initiierung der Bildung eines Biofilms erforderlich. Eine Fimbria ist ein kurzer Pilus, der verwendet wird, um das Bakterium an einer Oberfläche zu befestigen. Fimbrien befinden sich entweder an den Polen einer Zelle oder sind gleichmäßig über ihre gesamte Oberfläche verteilt. Mutierte Bakterien, denen Fimbrien fehlen, können nicht an ihren üblichen Zieloberflächen haften und können daher keine Krankheiten verursachen. Einige Fimbrien können Lektine enthalten. Die Lektine sind notwendig, um an Zielzellen zu haften, da sie Oligosaccharideinheiten auf der Oberfläche dieser Zielzellen erkennen können., Andere Fimbrien binden an Komponenten der extrazellulären Matrix. Fimbrien finden sich sowohl in gramnegativen als auch in grampositiven Bakterien. Bei grampositiven Bakterien sind die Pilin-Untereinheiten kovalent miteinander verbunden.