Cell-wall remodeling drives engulfment during Bacillus subtilis sporulation
Cell-wall remodeling drives engulfment during Bacillus subtilis sporulation
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细胞壁重塑驱动枯草芽孢杆菌孢子形成过程中的吞噬
作者：
Nikola Ojkic;Javier López;K. Pogliano;R. G. Endres
饥饿时，革兰氏阳性杆菌枯草芽孢杆菌形成持久的孢子生存。孢子形成开始于不对称的细胞分裂，产生一个大的母细胞和一个小的前孢子。随后，母细胞膜在吞噬过程中吞噬前孢子。然而，膜向前运动的力产生机制尚不清楚。在这里，我们发现膜迁移是由吞噬膜前缘的细胞壁重塑驱动的，肽聚糖的合成和降解由前孢子中的青霉素结合蛋白和母细胞中的细胞壁降解蛋白复合物介导。我们提出了一个简单的吞噬模型，其中隔膜和侧细胞壁之间的连接处通过类似于“模板模型”的机制围绕前孢子移动。因此，我们建立了一种基于细胞壁合成和降解之间协调的生物物理机制来产生吞没力。
When starved, the Gram-positive bacterium Bacillus subtilis forms durable spores for survival. Sporulation initiates with an asymmetric cell division, creating a large mother cell and a small forespore. Subsequently, the mother cell membrane engulfs the forespore in a phagocytosis-like process. However, the force generation mechanism for forward membrane movement remains unknown. Here, we show that membrane migration is driven by cell wall remodeling at the leading edge of the engulfing membrane, with peptidoglycan synthesis and degradation mediated by penicillin binding proteins in the forespore and a cell wall degradation protein complex in the mother cell. We propose a simple model for engulfment in which the junction between the septum and the lateral cell wall moves around the forespore by a mechanism resembling the ‘template model’. Hence, we establish a biophysical mechanism for the creation of a force for engulfment based on the coordination between cell wall synthesis and degradation.
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