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Structurally diverse natural products that cause potassium leakage trigger multicellularity in Bacillus subtilis

枯草芽孢杆菌 莎梵婷 多细胞生物 细菌 群体感应 细胞内 生物 生物化学 生物膜 细胞生物学 化学 细胞膜 微生物学 生物物理学 细胞 遗传学 有机化学
作者
Daniel López,Michael A. Fischbach,Frances Chu,Richard Losick,Roberto Kolter
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:106 (1): 280-285 被引量:380
标识
DOI:10.1073/pnas.0810940106
摘要

We report a previously undescribed quorum-sensing mechanism for triggering multicellularity in Bacillus subtilis. B. subtilis forms communities of cells known as biofilms in response to an unknown signal. We discovered that biofilm formation is stimulated by a variety of small molecules produced by bacteria--including the B. subtilis nonribosomal peptide surfactin--that share the ability to induce potassium leakage. Natural products that do not cause potassium leakage failed to induce multicellularity. Small-molecule-induced multicellularity was prevented by the addition of potassium, but not sodium or lithium. Evidence is presented that potassium leakage stimulates the activity of a membrane protein kinase, KinC, which governs the expression of genes involved in biofilm formation. We propose that KinC responds to lowered intracellular potassium concentration and that this is a quorum-sensing mechanism that enables B. subtilis to respond to related and unrelated bacteria.
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