Lebensfähiger, aber nicht kultivierbarer Zustand

Früher dachte man, dass eine bakterielle Zelle tot war, wenn sie nicht auf Nährmedien gezüchtet werden kann. Lebensfähig, aber nicht kultivierbar (VBNC) ist ein Zustand, in dem Bakterien mitunter nicht auf Nährmedien wachsen, aber immer noch lebensfähig sind basierend auf der Integrität der äußeren Membran und die Fähigkeit haben, das Wachstum bei Temperaturveränderung fortzusetzen. VBNC wurde nun bereits für mehr als 50 Bakterienarten beschrieben. Es gibt mehrere Mechanismen, durch die Bakterien nicht auf bestimmten Nährmedien wachsen, jedoch auf anderen Oberflächen. Einer davon ist die kontaktabhängige Wachstumshemmung. Der Mechanismus ist nicht gut verstanden.

Kontakt-abhängige Wachstumshemmung

Ein weiteres Phänomen, welches beobachtet wurde, ist dass das Zellwachstum durch direkten Zell-Zell-Kontakt durch das CdiA-CdiB zwei Partner-Sekretion (TPS)-System gesteuert wird. CdiA-CdiB ist in bestimmten Stämmen von E. coli vorhanden und homologe Proteine werden in vielen bakteriellen Spezies gefunden. Durch Homologie mit anderen TPS Systemen erscheint CdiB ein äußeres Membranprotein zu sein, welches für den Transport und die Montage der CdiA an der Zelloberfläche erforderlich ist. Der CDI-Rezeptor wurde identifiziert als BamA, auch bekannt als YaeT, welches ein wesentliches, stark konserviertes Protein der äußeren Membran ist, welches für die Biogenese von Beta-barrel Proteinen in gramnegativen Bakterien erforderlich ist. Einhergehend mit einem Block im Zellwachstum induziert CDI signifikante Verringerungen der Atmung, Protonen-Antriebskraft, und ATP-Spiegel. Der Mechanismus, der die Wechselwirkung mit BamA an der Zelloberfläche zur Herabregulierung des Stoffwechsels herstellt, ist unklar, aber es kann mit dem multi-wirkstoff-resistenten Protein der inneren Membran AcrB zusammenhängen, da AcrB Mutanten gegen CDI resistent sind. Eine Möglichkeit ist, dass CdiA mit AcrB interagiert durch BamA, um ihre Aktivität zu modulieren. AcrB nutzt die Proton-Antriebskraft, um den Protonen Import und den Export von kleinen toxischen Molekülen zu koppeln. So könnte CdiA induzieren, dass AcrB seinen Protonen Kanal öffnet, um die Protonen treibende Kraft zu zerstreuen. Dieses spekulative Modell für den CDI-Mechanismus folgt.

Andersartige genetische Expression könnte an kontaktabhängigen Veränderungen im Stoffwechsel und Wachstum von Bakterien beteiligt sein. Es gibt aber einen weiteren Aspekt des CDI-Mechanismus. Es gibt einen offenen Rahmen, der mit CdiA überlappt, welcher ein kleines Protein namens CdiI kodiert, welches CDI Immunität bringt. Der genetische Ausdruck von CdiI in einer Zielzelle schützt gegen CDI+ Inhibitor Zellen. Das kleine Protein CdiI schützt auch CDI +-Zellen davor ihr eigenes Wachstum zu hemmen. Es wurde vorgeschlagen, dass CDI ein Gegen-Überwachungs-Mechanismus sein könnte, der es Bakterien erlaubt sich im Wirtsgewebe zu verstecken, da sie metabolisch herunter geregelt sind. Es wurde auch vorgeschlagen, dass CDI Zellen als bakterielle Kriegsführung dienen, indem sie das Wachstum benachbarter Zellen hemmen.