Les bactéries utilisent le chat de jouer le jeu »de dilemme du prisonnier» pour décider de leur sort

Admin Mars 29, 2015 Santé 164 0
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Josй Onuchic, Ph.D., qui a dirigé l'équipe de recherche, a déclaré que ces nouvelles idées et d'autres des sessions de «chat» que les bactéries utilisent pour communiquer entre eux - les informations sur le stress cellulaire, la densité des colonies (peptides quorum de détection) et l'état de stress et les inclinations de cellules (phéromones peptidiques) voisin - pourraient avoir des applications médicales profondes.

«Grâce à cette forme de communication entre les cellules, colonies de milliards ou billions de bactéries peuvent littéralement parvenir à un consensus sur les actions que les gens de l'impact», a expliqué Onuchic. "Les bactéries déjà existantes sans danger sur la peau, par exemple, peuvent échanger des signaux chimiques et parvenir à un consensus que leur nombre est assez grand pour commencer une infection. De même, les bactéries peuvent décider de se joindre à des communautés appelées biofilms qui font de nombreuses chroniques difficile à guérir les maladies - infections des voies urinaires, par exemple, la fibrose kystique et l'endocardite ".


Les scientifiques sont maintenant poursuivent conseils que les cellules humaines se engagent dans une autre forme de produit chimique chit-chat, Onuchic dit - communication qui peut aboutir à une décision de commencer à la division et à la croissance incontrôlée qui définit le cancer. De même, les cellules dans une tumeur maligne peuvent discuter et de diffuser, ou de métastases, de leur emplacement d'origine pour établir une nouvelle tumeur dans le foie, les poumons ou le cerveau.

"Comprendre comment les cellules prennent des décisions pourraient permettre aux scientifiques de contrôler ces décisions", a déclaré Onuchic, qui est avec l'Université Rice. «Ce serait ouvrir la voie pour le développement de meilleurs médicaments qui ont moins d'effets secondaires. Par exemple, une fois que nous obtenons une poignée sur ce processus, nous pourrions bloquer les messages chimiques spécifiques qui indiquent une tumeur de croître, de développer un médicament qui ne affecterait pas d'autres processus corps, réduisant ou éliminant les effets secondaires ".

Avant de tenter d'établir les étapes d'une cellule humaine pourrait prendre sur le chemin de devenir cancéreuses, les bactéries, cependant, Onuchic et ses collègues de l'Université Rice et Tel Aviv sont les aborder. Ils se tournèrent vers Bacillus subtilis, un microbe commun trouvé en colonies dans les milliards dans le sol et utilisé comme modèle dans différents types de recherche scientifique. Face à la sécheresse, le rayonnement, la surpopulation ou d'autres conditions environnementales difficiles, B. subtilis se engage dans quorum sensing, avec des microbes individuels libèrent des composés chimiques qui lui permettent de contrôler la façon dont leurs voisins réagissent à l'environnement défavorable.

Les membres d'une colonie de B. subtilis peuvent choisir de répondre à l'environnement stressant dans une de deux manières. Ils peuvent prendre la décision de devenir des «spores», une léthargie de vie comme. Alternativement, ils peuvent opter pour la transformation en un état appelé «compétence».

Dans la sporulation, bactéries téléchargement moitié de leur ADN dans l'environnement et sont enfermés dans une coquille d'épaisseur, armure comme le microbe qui permet de résister à des conditions difficiles depuis des décennies fin. Formant une spore implique plus de 500 gènes et peut prendre environ 10 heures pour terminer. Lorsque les conditions se améliorent, les spores sont retransformés en une bactérie normale. La plupart des bactéries, en face de mauvaises conditions, deviennent spores. Mais certains - environ 1-2 pour cent dans la nature - «voir» que leurs voisins sont toujours spores et décident de devenir compétent. Ce faisant, ils prennent un peu d'ADN jeté leurs voisins dans une dernière tentative pour se adapter à l'environnement hostile.

"La sporulation est un processus traumatique drastique", a déclaré Onuchic. «L'avantage de la compétence, ce est que la cellule peut être capable de se adapter et de vivre normalement sans subir tel bouleversement drastique Mais compétence est risqué -. Si les conditions ne se améliorent pas assez vite, la cellule responsable pourrait mourir avant que vous ayez une chance de devenir une spore. En outre, les spores pourrait décider de sortir de l'hibernation et de concurrence pour les ressources. Ce est une décision compliquée ".

La recherche suggère que Onuchic la manière dont les cellules prennent des décisions est compatible avec la théorie des jeux, un concept utilisé en mathématiques pour analyser les conflits et la coopération et rendu célèbre par le livre et le film A Beautiful Mind en 2001, basé sur la vie de John Nash, le prix Nobel d'économie.

La sporulation est de savoir comment coopérer ou de se avouer dans le «dilemme du prisonnier», un exemple célèbre de la théorie des jeux, Onuchic dit. Devenir compétent, cependant, est une décision égoïste qui exploite les malheurs des autres.

Dans la version humaine du Dilemme du Prisonnier, peine de prison d'un joueur ne dépend pas seulement sur leur décision de se confesser, mais aussi sur la décision d'un autre prisonnier. Dans le jeu, deux prisonniers sont séparés et ils ont dit que si l'on confesse, le confesseur est libre, et l'autre prisonnier reçoit une peine d'un an. Si les deux avouent, desservant chaque trois mois. Si les deux restent silencieux, alors tout le monde sert un mois. L'astuce est de voir si un joueur est confessante égoïste de la possibilité de gagner un «get-out-of-prison-libre" passer tout en soumettant leur partenaire pendant une longue période.

"Tout comme dans le jeu de dilemme du prisonnier classique, les bactéries doivent peser les avantages et les inconvénients de leurs décisions», a déclaré Onuchic. "Les bactéries de prendre une décision fondée non seulement sur ce que vous savez que votre stress et l'environnement, mais vous devez également penser à ce que les autres bactéries pouvaient faire. Donc, ce est comme le dilemme du prisonnier dans la lecture d'un milliard de cellules dans une colonie au lieu de seulement deux personnes ».

En utilisant les mathématiques, la biologie et la physique, l'équipe a identifié Onuchic protéines, gènes et d'autres substances impliquées dans ces décisions pour B. subtilis et comment ils interagissent les uns avec les autres. équipe de lieux sont maintenant réglée à propos de déterminer si les cellules humaines subissent la prise de décision similaire dans la santé et la maladie.

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