Examining c-di-GMP and possible quorum sensing regulation in Pseudomonas fluorescens SBW25

links between intra and inter-cellular regulation benefits community cooperative activities such as biofilm formation

O. V. Moshynets, D. Foster, S. A. Karakhim, K. McLaughlin, S. P. Rogalsky, S. Y. Rymar, G. P. Volynets, A. J. Spiers

    Research output: Contribution to journalArticle

    11 Downloads (Pure)

    Abstract

    Bacterial success in colonizing complex environments requires individual response to micro-scale conditions as well as community-level cooperation to produce large-scale structures such as biofilms. Connecting individual and community responses could be achieved by linking the intracellular sensory and regulatory systems mediated by bis-(3′-5′)-cyclic dimeric guanosine monophosphate (c-di-GMP) and other compounds of individuals with intercellular quorum sensing (QS) regulation controlling populations. There is growing evidence to suggest that biofilm formation by many pseudomonads is regulated by both intra and intercellular systems, though in the case of the model Pseudomonas fluorescens SBW25 Wrinkly Spreader in which mutations increasing c-di-GMP levels result in the production of a robust cellulose-based air-liquid interface biofilm, no evidence for the involvement of QS regulation has been reported. However, our recent review of the P. fluorescens SBW25 genome has identified a potential QS regulatory pathway and other QS–associated genes linked to c-di-GMP homeostasis, and QS signal molecules have also been identified in culture supernatants. These findings suggest a possible link between c-di-GMP and QS regulation in P. fluorescens SBW25 which might allow a more sophisticated and responsive control of cellulose production and biofilm formation when colonising the soil and plant-associated environments P. fluorescens SBW25 normally inhabits.


    Анализ ц-ди-ГМФ и возможного чувства кворума у Pseudomonas fluorescens SBW 25: связь между внутри и межклеточной регуляцией способствует кооперативному поведению в сообществе и формированию биоплёнки

    Успешность бактериальной колонизации сложных экониш требует индивидуального ответа на изменения условий на микроуровне равно как и кооперации на уровне сообщества для продукции таких крупно масштабных структур как биоплёнки. Координация индивидуальных ответ ов и ответов сообщества может быть достигнута путем связывания внутриклеточных сенсорных и регуляторных систем, опосредуемых бис-(3',5')-циклическим димерным гуанозинмонофосфатом (ц-ди-ГМФ) и другими соединениями индивидуумов с межклеточной регуляцией - чувством кворума (ЧК), контролирующем популяци ю. Накапливается всё больше доказательств того, что формирование биопленки многими псевдомонадами регулируется как внутри клеточными, так и меж клеточными регуляторными системами, хотя в случае модельной Pseudomonas fluorescens SBW25 Wrinkly Spreader, у которой мутации, повышающ ие уровни ц-ди-ГМФ, приводят к созданию прочной целлюлозной биоплёнки на границе раздела фаз воздух-жидкость, не было обнаружено ни ка кого свидетельства вовлечения кворум-зависимой регуляции. Однако наш недавний обзор генома P. fluorescens SBW25 выявил потенциальный ЧК-зависимый регуляторный пу ть и другие ЧК-зависимые гены, связанные с гомеостазом ц-ди-ГМФ, а молекулы ЧК-сигналинга были идентифицированы в культуре. Эти данные свидетельствуют о возможной связи между ц-ди-ГМФ-регуляцией и ЧК у P. fluorescens SBW25, что позволяет более сложный и гибкий контроль над продукцией целлюлозы и образовани ем биопленки при колонизации почв и экониш, aссоциированных с растениям и, - естественными средами обитания P. fluorescens SBW25.
    Original languageEnglish
    Pages (from-to)17-31
    Number of pages15
    JournalUkrainian biochemical journal
    Volume90
    Issue number3
    Early online date30 Apr 2018
    DOIs
    Publication statusPublished - May 2018

    Fingerprint

    Quorum Sensing
    Pseudomonas fluorescens
    Cyclic GMP
    Biofilms
    Spreaders
    Cellulose
    Genes
    Soils
    Molecules
    Liquids
    Air
    Homeostasis
    Soil
    Genome
    Mutation

    Cite this

    @article{cb2e138116a242e1a2179b39926b3e9e,
    title = "Examining c-di-GMP and possible quorum sensing regulation in Pseudomonas fluorescens SBW25: links between intra and inter-cellular regulation benefits community cooperative activities such as biofilm formation",
    abstract = "Bacterial success in colonizing complex environments requires individual response to micro-scale conditions as well as community-level cooperation to produce large-scale structures such as biofilms. Connecting individual and community responses could be achieved by linking the intracellular sensory and regulatory systems mediated by bis-(3′-5′)-cyclic dimeric guanosine monophosphate (c-di-GMP) and other compounds of individuals with intercellular quorum sensing (QS) regulation controlling populations. There is growing evidence to suggest that biofilm formation by many pseudomonads is regulated by both intra and intercellular systems, though in the case of the model Pseudomonas fluorescens SBW25 Wrinkly Spreader in which mutations increasing c-di-GMP levels result in the production of a robust cellulose-based air-liquid interface biofilm, no evidence for the involvement of QS regulation has been reported. However, our recent review of the P. fluorescens SBW25 genome has identified a potential QS regulatory pathway and other QS–associated genes linked to c-di-GMP homeostasis, and QS signal molecules have also been identified in culture supernatants. These findings suggest a possible link between c-di-GMP and QS regulation in P. fluorescens SBW25 which might allow a more sophisticated and responsive control of cellulose production and biofilm formation when colonising the soil and plant-associated environments P. fluorescens SBW25 normally inhabits.Анализ ц-ди-ГМФ и возможного чувства кворума у Pseudomonas fluorescens SBW 25: связь между внутри и межклеточной регуляцией способствует кооперативному поведению в сообществе и формированию биоплёнкиУспешность бактериальной колонизации сложных экониш требует индивидуального ответа на изменения условий на микроуровне равно как и кооперации на уровне сообщества для продукции таких крупно масштабных структур как биоплёнки. Координация индивидуальных ответ ов и ответов сообщества может быть достигнута путем связывания внутриклеточных сенсорных и регуляторных систем, опосредуемых бис-(3',5')-циклическим димерным гуанозинмонофосфатом (ц-ди-ГМФ) и другими соединениями индивидуумов с межклеточной регуляцией - чувством кворума (ЧК), контролирующем популяци ю. Накапливается всё больше доказательств того, что формирование биопленки многими псевдомонадами регулируется как внутри клеточными, так и меж клеточными регуляторными системами, хотя в случае модельной Pseudomonas fluorescens SBW25 Wrinkly Spreader, у которой мутации, повышающ ие уровни ц-ди-ГМФ, приводят к созданию прочной целлюлозной биоплёнки на границе раздела фаз воздух-жидкость, не было обнаружено ни ка кого свидетельства вовлечения кворум-зависимой регуляции. Однако наш недавний обзор генома P. fluorescens SBW25 выявил потенциальный ЧК-зависимый регуляторный пу ть и другие ЧК-зависимые гены, связанные с гомеостазом ц-ди-ГМФ, а молекулы ЧК-сигналинга были идентифицированы в культуре. Эти данные свидетельствуют о возможной связи между ц-ди-ГМФ-регуляцией и ЧК у P. fluorescens SBW25, что позволяет более сложный и гибкий контроль над продукцией целлюлозы и образовани ем биопленки при колонизации почв и экониш, aссоциированных с растениям и, - естественными средами обитания P. fluorescens SBW25.",
    author = "Moshynets, {O. V.} and D. Foster and Karakhim, {S. A.} and K. McLaughlin and Rogalsky, {S. P.} and Rymar, {S. Y.} and Volynets, {G. P.} and Spiers, {A. J.}",
    year = "2018",
    month = "5",
    doi = "10.15407/ubj90.03.017",
    language = "English",
    volume = "90",
    pages = "17--31",
    journal = "Ukrainian biochemical journal",
    issn = "2409-4943",
    publisher = "Palladin Institute of Biochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine (NASU)",
    number = "3",

    }

    Examining c-di-GMP and possible quorum sensing regulation in Pseudomonas fluorescens SBW25 : links between intra and inter-cellular regulation benefits community cooperative activities such as biofilm formation. / Moshynets, O. V.; Foster, D.; Karakhim, S. A.; McLaughlin, K.; Rogalsky, S. P.; Rymar, S. Y.; Volynets, G. P.; Spiers, A. J.

    In: Ukrainian biochemical journal, Vol. 90, No. 3, 05.2018, p. 17-31.

    Research output: Contribution to journalArticle

    TY - JOUR

    T1 - Examining c-di-GMP and possible quorum sensing regulation in Pseudomonas fluorescens SBW25

    T2 - links between intra and inter-cellular regulation benefits community cooperative activities such as biofilm formation

    AU - Moshynets, O. V.

    AU - Foster, D.

    AU - Karakhim, S. A.

    AU - McLaughlin, K.

    AU - Rogalsky, S. P.

    AU - Rymar, S. Y.

    AU - Volynets, G. P.

    AU - Spiers, A. J.

    PY - 2018/5

    Y1 - 2018/5

    N2 - Bacterial success in colonizing complex environments requires individual response to micro-scale conditions as well as community-level cooperation to produce large-scale structures such as biofilms. Connecting individual and community responses could be achieved by linking the intracellular sensory and regulatory systems mediated by bis-(3′-5′)-cyclic dimeric guanosine monophosphate (c-di-GMP) and other compounds of individuals with intercellular quorum sensing (QS) regulation controlling populations. There is growing evidence to suggest that biofilm formation by many pseudomonads is regulated by both intra and intercellular systems, though in the case of the model Pseudomonas fluorescens SBW25 Wrinkly Spreader in which mutations increasing c-di-GMP levels result in the production of a robust cellulose-based air-liquid interface biofilm, no evidence for the involvement of QS regulation has been reported. However, our recent review of the P. fluorescens SBW25 genome has identified a potential QS regulatory pathway and other QS–associated genes linked to c-di-GMP homeostasis, and QS signal molecules have also been identified in culture supernatants. These findings suggest a possible link between c-di-GMP and QS regulation in P. fluorescens SBW25 which might allow a more sophisticated and responsive control of cellulose production and biofilm formation when colonising the soil and plant-associated environments P. fluorescens SBW25 normally inhabits.Анализ ц-ди-ГМФ и возможного чувства кворума у Pseudomonas fluorescens SBW 25: связь между внутри и межклеточной регуляцией способствует кооперативному поведению в сообществе и формированию биоплёнкиУспешность бактериальной колонизации сложных экониш требует индивидуального ответа на изменения условий на микроуровне равно как и кооперации на уровне сообщества для продукции таких крупно масштабных структур как биоплёнки. Координация индивидуальных ответ ов и ответов сообщества может быть достигнута путем связывания внутриклеточных сенсорных и регуляторных систем, опосредуемых бис-(3',5')-циклическим димерным гуанозинмонофосфатом (ц-ди-ГМФ) и другими соединениями индивидуумов с межклеточной регуляцией - чувством кворума (ЧК), контролирующем популяци ю. Накапливается всё больше доказательств того, что формирование биопленки многими псевдомонадами регулируется как внутри клеточными, так и меж клеточными регуляторными системами, хотя в случае модельной Pseudomonas fluorescens SBW25 Wrinkly Spreader, у которой мутации, повышающ ие уровни ц-ди-ГМФ, приводят к созданию прочной целлюлозной биоплёнки на границе раздела фаз воздух-жидкость, не было обнаружено ни ка кого свидетельства вовлечения кворум-зависимой регуляции. Однако наш недавний обзор генома P. fluorescens SBW25 выявил потенциальный ЧК-зависимый регуляторный пу ть и другие ЧК-зависимые гены, связанные с гомеостазом ц-ди-ГМФ, а молекулы ЧК-сигналинга были идентифицированы в культуре. Эти данные свидетельствуют о возможной связи между ц-ди-ГМФ-регуляцией и ЧК у P. fluorescens SBW25, что позволяет более сложный и гибкий контроль над продукцией целлюлозы и образовани ем биопленки при колонизации почв и экониш, aссоциированных с растениям и, - естественными средами обитания P. fluorescens SBW25.

    AB - Bacterial success in colonizing complex environments requires individual response to micro-scale conditions as well as community-level cooperation to produce large-scale structures such as biofilms. Connecting individual and community responses could be achieved by linking the intracellular sensory and regulatory systems mediated by bis-(3′-5′)-cyclic dimeric guanosine monophosphate (c-di-GMP) and other compounds of individuals with intercellular quorum sensing (QS) regulation controlling populations. There is growing evidence to suggest that biofilm formation by many pseudomonads is regulated by both intra and intercellular systems, though in the case of the model Pseudomonas fluorescens SBW25 Wrinkly Spreader in which mutations increasing c-di-GMP levels result in the production of a robust cellulose-based air-liquid interface biofilm, no evidence for the involvement of QS regulation has been reported. However, our recent review of the P. fluorescens SBW25 genome has identified a potential QS regulatory pathway and other QS–associated genes linked to c-di-GMP homeostasis, and QS signal molecules have also been identified in culture supernatants. These findings suggest a possible link between c-di-GMP and QS regulation in P. fluorescens SBW25 which might allow a more sophisticated and responsive control of cellulose production and biofilm formation when colonising the soil and plant-associated environments P. fluorescens SBW25 normally inhabits.Анализ ц-ди-ГМФ и возможного чувства кворума у Pseudomonas fluorescens SBW 25: связь между внутри и межклеточной регуляцией способствует кооперативному поведению в сообществе и формированию биоплёнкиУспешность бактериальной колонизации сложных экониш требует индивидуального ответа на изменения условий на микроуровне равно как и кооперации на уровне сообщества для продукции таких крупно масштабных структур как биоплёнки. Координация индивидуальных ответ ов и ответов сообщества может быть достигнута путем связывания внутриклеточных сенсорных и регуляторных систем, опосредуемых бис-(3',5')-циклическим димерным гуанозинмонофосфатом (ц-ди-ГМФ) и другими соединениями индивидуумов с межклеточной регуляцией - чувством кворума (ЧК), контролирующем популяци ю. Накапливается всё больше доказательств того, что формирование биопленки многими псевдомонадами регулируется как внутри клеточными, так и меж клеточными регуляторными системами, хотя в случае модельной Pseudomonas fluorescens SBW25 Wrinkly Spreader, у которой мутации, повышающ ие уровни ц-ди-ГМФ, приводят к созданию прочной целлюлозной биоплёнки на границе раздела фаз воздух-жидкость, не было обнаружено ни ка кого свидетельства вовлечения кворум-зависимой регуляции. Однако наш недавний обзор генома P. fluorescens SBW25 выявил потенциальный ЧК-зависимый регуляторный пу ть и другие ЧК-зависимые гены, связанные с гомеостазом ц-ди-ГМФ, а молекулы ЧК-сигналинга были идентифицированы в культуре. Эти данные свидетельствуют о возможной связи между ц-ди-ГМФ-регуляцией и ЧК у P. fluorescens SBW25, что позволяет более сложный и гибкий контроль над продукцией целлюлозы и образовани ем биопленки при колонизации почв и экониш, aссоциированных с растениям и, - естественными средами обитания P. fluorescens SBW25.

    U2 - 10.15407/ubj90.03.017

    DO - 10.15407/ubj90.03.017

    M3 - Article

    VL - 90

    SP - 17

    EP - 31

    JO - Ukrainian biochemical journal

    JF - Ukrainian biochemical journal

    SN - 2409-4943

    IS - 3

    ER -