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MAPEO ENTRE EL SENTIDO DE ROTACION DE LOS MOTORES FLAGELARES Y EL COMPORTAMIENTO DIFUSIVO DE LA NATACIÓN DE ESCHERICHIA COLI

FIER, Guido 1 | HANSMANN, David2 | BUCETA, Ruben C.2

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES FÍSICAS DE MAR DEL PLATA 1; INSTITUTO DE INVESTIGACIONES FÍSICAS DE MAR DEL PLATA/ DEPARTAMENTO DE FÍSICA -FCEYN- UNMDP

Introducción y Objetivos:
Los motores flagelares de E.coli, Vibrio alginolyticus o Pseudomonas aeruginosa poseen la capacidad de rotar en sentidos horario (CW) y antihorario (CCW). La concentración de la proteína reguladora de respuesta activa CheY-P, en el entorno del switch del C-ring del motor flagelar, determina el sentido de rotación del flagelo. A su vez, el switch está compuesto por proteínas de cambio (FliN, FliG y FliM), con las cuales interactúa CheY-P para efectuar la transición CCW-CW. Es conocido que la cantidad de proteínas FliM que intervienen en la transición de CCW a CW no es igual a las de la transición de CW a CCW. Nuestros objetivos son: 1) Modelar la propuesta de dos concentraciones críticas de CheY-P para explicar dichas transiciones y las distribuciones de tiempo de los modos de movimiento. 2) Comprender como los cambios en la rotación de los flagelos determinan la difusión de las bacterias flageladas en los medios líquidos que habitan.
Materiales y Métodos:
Implementamos una ecuación diferencial estocástica (EDE) fenomenológica para la concentración de CheY-P en el entorno de los flagelos de E.coli. Establecemos las distribuciones de tiempo (DT) de los modos rotatorios, y calculamos el CW bias, en condiciones con/sin estímulos (Quimiotaxis). Analizamos como los cambios en la concentración promedio de CheY-P inducidos por la Quimiotaxis modifican el CW bias, y cómo de este modo regulando el sentido de rotación de los flagelos estas bacterias pueden modificar su dispersión en los medios que habitan. Para ello complementamos este enfoque con un modelo propio capaz de reproducir las trayectorias estocásticas de E.coli y establecer el desplazamiento medio cuadrático.
Resultados:
Reproducimos exitosamente las DT medidas experimentalmente para el comportamiento de Runand- Tumble de E.coli moviéndose en un medio sin estímulos. Además, analizamos como se modifican las DT bajo la Quimiotaxis. Encontramos un comportamiento sigmoideo con una rápida saturación en el CW bias en función de la concentración de CheY-P; la cual presenta un buen ajuste con los datos experimentales. El modelo reproduce satisfactoriamente el estrecho rango operacional en la concentración de CheY-P para los motores flagelares. Finalmente, el análisis de las trayectorias estocásticas muestra que a tiempos largos E.coli difunden, con constante de difusión dependiente del CW bias, es decir es modulado por la Quimiotaxis.
Conclusiones:
Presentamos un marco teórico satisfactorio para analizar cómo impactan las transiciones CCWCW de los motores flagelares en la motilidad de E.coli. Dada la similitud en los motores flagelares y las proteínas reguladoras de respuesta en distintas bacterias flageladas nuestro modelo es generalizable a diversas especies, investigación que realizamos actualmente.