pili (dari bahasa Latin rambut, tunggal pilus) adalah ekstensi yang terletak pada permukaan beberapa sel bakteri. Mereka terutama terkait dengan mekanisme transfer gen horizontal yang disebut konjugasi, dengan penggerak dan adhesi bakteri ke permukaan biotik dan abiotik.
Proses seperti pili tidak harus bingung dengan flagela atau fimbriae, karena mereka sangat berbeda dalam struktur dan fungsi – meskipun dengan yang terakhir mereka berbagi fungsi adhesi sel.
Sumber: Adenosin [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Indeks artikel
Perspektif sejarah
Pili ditemukan berkat penerapan mikroskop elektron, sambil mempelajari pelengkap berserabut bakteri. Pada pertengahan 1950-an, mereka divisualisasikan dan disebut fimbria.
Baru pada tahun 1960-an Brinton memperkenalkan istilah pili, menetapkan perbedaan antara struktur ini dengan fimbriae dan dengan ekstensi filamen lainnya.
Karakteristik umum
Meskipun organisme prokariotik dianggap “sederhana” – dibandingkan dengan garis keturunan eukariota – mereka memiliki serangkaian karakteristik yang membuatnya cukup kompleks, tidak hanya di dalam, tetapi juga di luar.
Beberapa bakteri dikelilingi oleh serangkaian proses dengan berbagai fungsi, terutama penggerak dan pertukaran materi genetik.
Salah satu ekstensi ini adalah pili, struktur yang menyerupai rambut halus dan terkait dengan transfer gen horizontal.
Komposisi protein
Pili terutama terdiri dari protein oligomer yang disebut pilin (16-20 kDa). Pilin disusun secara heliks satu sama lain membentuk struktur berbentuk silinder. Protein ini dapat memodifikasi susunan strukturalnya untuk berpartisipasi dalam penggerak.
Struktur dan pengukuran
Pili biasa memiliki panjang rata-rata 0,3 hingga 1,0 m dan diameter 7 nm. Namun, ukuran ini dapat berubah secara signifikan tergantung pada spesies yang bersangkutan.
Mereka didistribusikan pada permukaan sel bakteri gram positif dan gram negatif, tetapi pili seksual hanya dilaporkan dalam kelompok bakteri gram negatif.
Ada ekstensi lain yang mirip dengan pilis, tetapi berbeda dalam struktur dan fungsi. Oleh karena itu, perlu untuk mengklarifikasi aspek-aspek ini untuk menghindari kebingungan. Misalnya, pili jauh lebih tipis dan lebih pendek daripada flagel.
Meskipun istilah pili dan frimbriae digunakan secara sinonim oleh beberapa penulis, fimbriae umumnya ditemukan dalam jumlah besar dan berpartisipasi dalam fenomena adhesi mikroorganisme – yang relevan untuk menentukan kapasitas infeksi sel yang bersangkutan.
Meskipun mereka juga berpartisipasi dalam adhesi, pili ditemukan dalam jumlah yang lebih sedikit dan lebih panjang.
Genetika
Gen bakteri yang mengkode pembentukan pili dapat ditempatkan pada kromosom organisme atau sebagai entitas ekstrakromosomal, yaitu pada plasmid.
Jenis
Secara historis, pili telah dikelompokkan dengan mempertimbangkan karakteristik fenotipik serta sifat antigenik. Sebuah klasifikasi didirikan dalam studi perintis pili memperhitungkan kemampuan hemaglutinasi, menggunakan pili hadir dalam strain yang berbeda dari E. coli .
Klasifikasi kedua didasarkan pada karakteristik morfologi relatif dalam tiga kelompok: pili fleksibel dan tipis, fleksibel dan tebal dan kaku.
Klasifikasi terakhir mengusulkan dua kategori utama: pili biasa dan pili seksual. Karena klasifikasi terutama didasarkan pada fungsi struktur, kita akan membahas masing-masing jenis secara rinci di bagian selanjutnya.
Fitur
Konjugasi
Pertukaran materi genetik tidak terbatas pada pewarisan DNA dari orang tua ke anak. Dalam semua garis keturunan kehidupan, sebuah fenomena yang dikenal sebagai transfer gen horizontal (disingkat THG) tersebar luas, di mana individu dari waktu generasi yang sama – yang mungkin berkerabat atau tidak – mampu bertukar DNA.
Pada prokariota salah satu bentuk THG adalah konjugasi, yang melibatkan perpindahan materi genetik dari satu individu ke individu lain dan struktur yang digunakan adalah pili seksual. Ekstensi ini akan bertindak sebagai “jembatan” di mana bakteri yang disebut F + akan terhubung ke F- dan lewatnya DNA akan terjadi.
Salah satu ciri konjugasi adalah harus ada kontak fisik antara bakteri yang berpartisipasi. DNA yang disumbangkan umumnya menambah fungsi bakteri penerima, termasuk resistensi terhadap antibiotik atau kemampuan untuk memetabolisme senyawa secara efisien.
Ada dua jenis tambahan THG, yaitu: transformasi dan transduksi. Bersama dengan konjugasi, proses ini telah membentuk evolusi genom spesies (bukan hanya bakteri), menambahkan tingkat kerumitan yang lebih tinggi ke pohon kehidupan – bahwa jika kita menambahkan peristiwa THG, lebih baik merujuk ke jaringan dan bukan pohon. .
Daya penggerak
Pada spesies Pseudomonas aeruginosa , Neisseria gonorrhoeae , dan pada strain E. coli yang sangat spesifik , pili berperan dalam penggerak.
Motilitas kelompok bakteri ini terjadi sebagai berikut: subunit protein yang membentuknya – pilin memanjang dari pilus. Kemudian, ekstensi baru ini berhasil bersentuhan dengan permukaan sel asing dan ketika mencapainya, ia menarik kembali, mendorong gerakan di dalam sel.
Jenis gerakan pertama ini dikenal sebagai motilitas kontraksi. Seperti yang diharapkan, pelaksanaan pola penggerak ini menghasilkan gerakan pendek dan terputus-putus.
Jenis motilitas kedua dikenal sebagai motilitas meluncur dan merupakan karakteristik dari myxobacteria. Ini terkait dengan perpindahan sel di lingkungan di mana proporsi air cukup rendah, seperti tanah atau biofilm. Namun, mekanismenya tidak dipahami dengan baik.
Penulis lain berbeda dalam pandangan ini (lihat Zhou & Li, 2015), dan berpendapat bahwa pili bukanlah struktur yang terkait dengan penggerak.
Adhesi dan patogenisitas
Pili berperan dalam perlekatan sel bakteri pada berbagai permukaan, baik biotik maupun abiotik.
Pada bakteri gram negatif, keberadaan pili (dan fimbriae seperti disebutkan di atas) dikaitkan dengan regulasi interaksi mikroba-mikroba dan inang-patogen, yang penting dalam perkembangan penyakit.
Perhatikan bahwa adhesi mikroorganisme ke sel inang merupakan langkah penting pada tahap awal penyakit.
Referensi
- Clewell, DB (Ed.). (2013). Konjugasi bakteri . Ilmu Pengetahuan & Media Bisnis Springer.
- De Vries, FP, Cole, R., Dankert, J., Frosch, M., & Van Putten, JP (1998). Neisseria meningitidis yang memproduksi Opc adhesin mengikat reseptor proteoglikan sel epitel. Mikrobiologi molekuler , 27 (6), 1203-1212.
- Llosa, M., Gomis-Rüth, FX, Coll, M., & Cruz, FDL (2002). Konjugasi bakteri: mekanisme dua langkah untuk transpor DNA. Mikrobiologi molekuler , 45 (1), 1-8.
- Schaechter, M. (Ed.). (2010). Ensiklopedia meja mikrobiologi . Pers Akademik.
- Tortora, GJ, Funke, BR, Kasus, CL, & Johnson, TR (2016). Mikrobiologi: sebuah pengantar . Pearson.
- Zhou, X., & Li, Y. (Eds.). (2015). Atlas Mikrobiologi Oral: Dari Mikroflora Sehat Menjadi Penyakit . Pers Akademik.
