Streszczenie

Jeszcze do niedawna sądzono, że proces starzenia się jest cechą wyłącznie komórek i organizmów eukariotycznych. Niedawne badania przeprowadzone na bakteriach Caulobacter crescentus wy­kazały jednak, że ich dimorficzny cykl życiowy, związany z asymetrycznym podziałem komórki matki powoduje stopniowe wydłużanie czasu powstawania nowych pokoleń bakterii, co utożsa­miane jest ze starzeniem się tego organizmu. Także u bakterii Escherichia coli zaobserwowano wcześniejsze wyczerpywanie się aktywności podziałowej i śmierć tych organizmów, które dzie­dziczą w trakcie podziału określone struktury komórki matki. Do podobnych zjawisk, określa­nych jako tzw. starzenie uwarunkowane, dochodzi także w trakcie stacjonarnej fazy wzrostu bak­terii w hodowlach płynnych.
Celem pracy jest przedstawienie aktualnego stanu wiedzy na temat przyczyn, mechanizmów i ewolucyjnego znaczenia starzenia się komórek bakteryjnych. Wybrane zagadnienia związa­ne ze starzeniem się bakterii będą omówione w kontekście analogicznych zjawisk zachodzących w komórkach eukariotycznych.

Słowa kluczowe:agregaty białkowe • starzenie bakterii • starzenie uwarunkowane

Summary

Until recently it was thought that aging is a characteristic feature only of cells and organisms of eukaryotic origin. Recent studies on Caulobacter crescentus showed that their dimorphic life cyc­le associated with asymmetric cell division leads to a gradual increase in the time needed for the development of new bacteria generations, which may reflect aging of this organism. Moreover, as shown in Escherichia coli, accelerated exhaustion of proliferative capacity and bacteria death are caused by inheritance of certain structures from the mother cell during cell division. A simi­lar phenomenon, called ‘conditional senescence’, has been observed during the stationary phase of growth in liquid cultures. The aim of this paper is to present the current state of knowledge on the causes, mechanisms and evolutionary significance of aging in bacteria. Some issues associa­ted with bacterial aging will be discussed in the context of similar phenomena occurring in eu­karyotic cells.

Key words:bacterial aging • conditional senescence • protein aggregates

Proces starzenia się na poziomie komórkowym

Najpopularniejszym systemem doświadczalnym w bada­niach procesu starzenia się są modele komórkowe, wyko­rzystujące różne populacje ludzkich (i w mniejszym stop­niu mysich) komórek somatycznych, w tym fibroblasty, keratynocyty i komórki nabłonkowe. Już w latach sześć­dziesiątych ubiegłego stulecia stwierdzono, że prawidłowe ludzkie fibroblasty płucne mogą się podzielić tylko ściśle ograniczoną liczbę razy. Po osiągnięciu wartości progowej – określanej od nazwiska odkrywcy „limitem Hayflicka” – komórki przestają się dzielić w sposób nieodwracalny, cze­mu towarzyszy charakterystyczna degeneracja morfologicz­na (powiększenie rozmiarów, spłaszczenie, utrata kształtu) oraz zmiana wielu właściwości czynnościowych (np. zdol­ności wydzielania określonych substancji). Wówczas to także zasugerowano po raz pierwszy, że zmiany fenoty­powe obserwowane w starzejących się komórkach in vitro mogą być odzwierciedleniem zjawisk leżących u podłoża procesu kalendarzowego (tj. związanego z upływem lat) starzenia się organizmu jako całości in vivo [15,16]. W za­leżności od pochodzenia embriologicznego oraz umiejsco­wienia anatomicznego komórek badanych, limit Hayflicka może się wahać od 6-10 podziałów dla komórek mezote­lium otrzewnowego do 90-100 podziałów dla fibrobla­stów skórnych [20,25]. Obecnie uznaje się, że replikacyjne starzenie się komórek jest procesem indukowanym przez czynniki dwojakiej natury: wewnątrzkomórkowy program związany ze skracaniem się i zmianami budowy telome­rów (tzw. uncapping) oraz czynniki środowiskowe o cha­rakterze stochastycznym, spośród których najważniejszym jest stres oksydacyjny. Według aktualnego stanu wiedzy, proces starzenia się jest rozpatrywany jako odpowiedź ko­mórek na rozległe i zazwyczaj nienaprawialne uszkodze­nia DNA (głównie pęknięcia obu nici) [38]. Sądzi się, że przez to może stanowić swoistą drogę ucieczki organizmu (alternatywną wobec zjawiska programowanej śmierci ko­mórki) przed gromadzeniem się w komórkach potencjal­nie onkogennych mutacji [6].

Wyczerpanie potencjału podziałowego, będące podstawo­wą oznaką replikacyjnego starzenia się komórek in vitro, jest cechą nie tylko wyższych organizmów eukariotycznych. Podobne zjawisko opisano w przypadku jednokomórkowe­go eukarionta – drożdży piekarniczych Saccharomyces ce­revisiae, u których za miarę możliwości reprodukcyjnych uznaje się ograniczoną liczbę komórek potomnych (tzw. pączków), które komórka matka jest w stanie wytworzyć w ciągu swego życia. W optymalnych warunkach, zwią­zanych przede wszystkim z zapewnieniem hodowli do­pływu substratów odżywczych, możliwości proliferacyjne S. cerevisiae wynoszą 10-50 podziałów, przy czym war­tość ta jest cechą charakterystyczną danego szczepu [36].

Asymetryczny podział komórki a starzenie się bakterii

Choć bakterie rozmnażają się na wiele różnych sposobów (m.in. pączkowanie, powstawanie endospor, podziały wie­lokrotne), najczęstszym z nich jest symetryczny podział po­przeczny [2]. W wyniku takiego podziału, z komórki matki, po osiągnięciu przez nią odpowiednich rozmiarów i masy krytycznej, powstają dwie identyczne morfologicznie i ge­netycznie komórki potomne [14]. Jeśli hodowli bakteryj­nej zapewni się optymalne warunki wzrostowe, związane z dostępnością pokarmu (głównie źródła węgla), właści­wym pH, temperaturą i osmolarnością środowiska, bakte­rie można traktować jako istoty nieśmiertelne [35].

Jak wykazały badania ostatnich lat, takie postrzeganie po­działu komórki bakteryjnej mogło być zbyt uproszczone i nie do końca zgodne z prawdą. Pierwszym gatunkiem bakterii, u którego zaobserwowano pewne zjawiska, mo­gące odpowiadać procesowi starzenia się komórek euka­riotycznych, była wodna bakteria Caulobacter crescentus. Cechą charakterystyczną tego organizmu jest dimorficzny cykl życiowy związany z asymetrycznym podziałem ko­mórki. W trakcie podziału komórki matki, jako pierwsza komórka potomna powstaje ruchliwa komórka wyposażona w rzęskę (swarmer cell), której zadaniem jest zdobywanie pokarmu. Po kilkudziesięciu minutach, komórka ta traci zdolność poruszania się i ulega przeobrażeniu do postaci statycznej, zaopatrzonej w kanalikową strukturę podobną do łodyżki (stalked cell), za pomocą której przymocowuje się do podłoża. Tylko ta druga komórka potomna ma zdol­ność replikacji DNA oraz wchodzenia w nowy cykl po­działowy [8]. Jak wykazały badania Ackermanna i wsp., czas potrzebny komórce matce C. crescentus do wytwo­rzenia nowych pokoleń komórek rośnie z każdym podzia­łem, co można utożsamiać z procesem starzenia się tej bakterii [1] (ryc. 1).

Ryc. 1. Schemat dimorficznego cyklu życiowego i asymetryczny podział bakterii Caulobacter crescentus, w przypadku której rosnący czas powstawania pokoleń potomnych utożsamiany jest ze starzeniem się organizmu

Kolejnych dowodów na istnienie procesu starzenia się wśród bakterii dostarczyły badania Stewarta i wsp., prowadzone na szczepach pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) [37]. Badacze ci, wykorzystując spektakularną techniką fluore­scencyjnego znakowania i śledzenia pojedynczych bakterii wykazali, że komórki potomne, powstające w wyniku mor­fologicznie symetrycznego podziału komórki matki, różnią się między sobą na poziomie molekularnym. Mianowicie: jedna z komórek potomnych zaopatrzona jest w składniki komórkowe odziedziczone bezpośrednio po matce (tzw. stary biegun), podczas gdy druga z komórek, syntetyzuje tę część de novo w trakcie podziału (tzw. nowy biegun). W miarę dojrzewania komórek potomnych, w obrębie no­wego bieguna gromadzą się określone uszkodzenia w wy­niku czego staje się on starym biegunem (ryc. 2). I tak z po­kolenia na pokolenie. W rezultacie, w jednej linii komórek potomnych sukcesywnie kumulowane są zniszczone i dys­funkcyjne elementy subkomórkowe (białka, elementy ścia­ny komórkowej, DNA), natomiast w drugiej linii komórki ulegają odmłodzeniu. Na podstawie analizy ponad 35 ty­sięcy komórek E. coli stwierdzono, że komórki dziedziczą­ce elementy starego bieguna wykazują wiele cech czynno­ściowych odpowiadających procesowi starzenia się, w tym spowolnienie tempa podziałów, ograniczenie liczby wytwa­rzanego potomstwa oraz częstszą śmierć komórkową [37].

Ryc. 2. Schemat podziału komórkowego bakterii Escherichia coli. Szare fragmenty komórki oznaczają nowy biegun, zsyntetyzowany de novo w trakcie podziału, natomiast fragmenty czarne przedstawiają tzw. stary biegun. Gromadzenie się w starym biegunie uszkodzonych białek prowadzi do ograniczenia tempa podziałów komórkowych, starzenia się i śmierci. Komórki zakreskowane pochodzą ze starego bieguna i cechują się wyższym tempem starzenia się

Starzenie bakterii w stacjonarnej fazie wzrostu

Bakterie są grupą organizmów o nadzwyczaj rozwiniętych zdolnościach adaptacyjnych do niekorzystnych warunków środowiskowych. Szczególne znaczenie w tym kontekście odgrywa ich przystosowywanie się do ograniczonych zaso­bów pokarmowych, które oprócz wymagań tlenowych oraz odczynu i zasolenia środowiska są czynnikiem w najwięk­szym stopniu limitującym możliwości wzrostowe danej ko­lonii. Głównym sposobem na przetrwanie przez komórki bakteryjne okresu niedoborów pokarmowych w środowisku jest wchodzenie w tzw. fazę stacjonarną [19]. Wbrew pozo­rom, zjawisko to nie jest w naturze niczym wyjątkowym, gdyż jak wykazały niedawne analizy, prawie 60% biomasy na kuli ziemskiej – zwłaszcza tej, związanej ze środowi­skami wodnymi – znajduje się właśnie w fazie stacjonarnej [13]. Sytuację tę można także odwzorować w warunkach laboratoryjnych, kiedy nie ma potrzeby gromadzenia du­żej liczby bakterii (np. dla celów przemysłowych), co po­zwala na prowadzenie hodowli w układach zamkniętych, tj. takich, w których zatrzymany jest dopływ świeżej po­żywki oraz usuwanie toksycznych produktów przemiany materii. Wówczas to wzrost hodowli bakteryjnych w po­żywce płynnej, wyrażony jako logarytm liczby komórek zmieniającej się w jednostce czasu, można przedstawić graficznie za pomocą wykresu czterofazowego. W skład tego diagramu wchodzą kolejno fazy: zastoju, wzrostu wy­kładniczego, faza stacjonarna i zamierania (ryc. 3) [28,34].

Ryc. 3. Przebieg krzywej wzrostu populacji bakteryjnej utrzymywanej w hodowli płynnej. Fazie stacjonarnej towarzyszy zjawisko uwarunkowanego starzenia się komórek, wynikające z niedoboru substancji odżywczych i kontrolowane przez geny związane z odpowiedzią komórek na stres środowiskowy

Istotą fazy zastoju, która trwa zazwyczaj kilka godzin (czas ten zależy m.in. od dotychczasowej historii wzrostu hodow­li, np. od tego, z jakiej fazy komórki pochodzą) jest adapta­cja bakterii do nowego środowiska hodowlanego. Wówczas komórki nie dzielą się, natomiast zachodzą w nich inten­sywne przemiany przygotowujące do intensywnej repro­dukcji, w tym powiększenie rozmiarów, gromadzenie sub­stancji odżywczych oraz synteza białek enzymatycznych, regulujących określone tory przemian metabolicznych.

W kolejnej, relatywnie krótkiej fazie wzrostu wykładni­czego, komórki zaczynają się dzielić w postępie logaryt­micznym, a obserwowane tempo wzrostu jest cechą cha­rakterystyczną danego gatunku. Na przykład w hodowlach E. coli rosnących w zoptymalizowanych warunkach śred­ni czas generacji wynosi około 20 minut. W trakcie trwa­nia fazy wzrostu wykładniczego, komórki zużywają do­stępne substancje odżywcze oraz gromadzą się produkty metabolizmu, czego efektem jest wejście hodowli w fazę stacjonarną. W tej fazie można zauważyć częściowe lub całkowite zatrzymanie wzrostu hodowli, któremu towarzy­szy nasilenie występowania śmierci komórkowej. W tym etapie przyrost biomasy jest już znikomy, co związane jest także z osiągnięciem przez hodowlę gęstości maksymalnej. Co ciekawe, choć komórki bakteryjne w tej fazie dzielą się bardzo powoli lub wcale, to pozostają wciąż żywe i zdolne do syntezy różnego rodzaju białek, zwłaszcza tych związa­nych z umożliwieniem im przetrwania w środowisku ubo­gim w substraty odżywcze. W ostatniej fazie, tj. fazie za­mierania, dominującym zjawiskiem w hodowli jest śmierć znaczącej liczby komórek. Ponieważ proces wymierania ko­mórek zazwyczaj jest związany z ich lizą, komórki martwe mogą stanowić swoisty rezerwuar substancji odżywczych dla komórek żywych, co z kolei można uznać za kolejne przystosowanie bakterii do przetrwania w niekorzystnych warunkach środowiska zewnętrznego [28,34].

Jednym ze zjawisk towarzyszących wejściu bakterii w sta­cjonarną fazę wzrostu jest proces tzw. uwarunkowanego (głodzeniem) starzenia się (conditional senescence) [29]. Interesującą cechą bakterii w stadium uwarunkowanego starzenia się jest trwałość zatrzymania ich wzrostu (silna analogia z replikacyjnym starzeniem się ludzkich komórek somatycznych), który to stan utrzymuje się nawet wówczas, gdy hodowla bakteryjna zostanie przeniesiona do środo­wiska obfitującego w substancje odżywcze. Podstawowe znaczenie w tym zjawisku przypisuje się obniżeniu aktyw­ności wielu genów, kontrolujących podstawowe procesy ży­ciowe komórki, w tym: podziały komórkowe i metabolizm energetyczny (np. genów sdhA, murI, cydA i cydB) [33]. Do innych cech charakteryzujących bakterie starzejące się w fazie stacjonarnej można zaliczyć: kondensację nukle­oidu (aktywacja białka Dps i związanie przez nie DNA) [42], dimeryzację rybosomów (zahamowanie aktywności translacyjnej przez czynnik rmf) [43], zmniejszenie roz­miarów i sferyzację komórki (wzrost ekspresji morfogenu bolA) [22], obniżenie zawartości białek w błonie zewnętrz­nej (zahamowanie syntezy mureiny) [21] oraz zaburzenia płynności błony wewnętrznej (wzrost zawartości fosfatydy­loglicerolu) [7]. Interesującą cechą starzejących się bakte­rii, choć odróżniającą je od komórek eukariotycznych, jest także nasilenie częstości śmierci apoptotycznej, wiązane przyczynowo z aktywacją białka regulującego reakcję ko­mórki na zmiany osmolarności środowiska (OmpR) [4].

Molekularne podłoże starzenia się bakterii. Rola stresu oksydacyjnego

Podstawową przyczyną starzenia się komórek organizmów eukariotycznych jest uruchomienie w nich programu od­powiedzi na stres. W tym przypadku najistotniejszym stre­sorem wydaje się stres oksydacyjny, którego następstwem jest powstanie rozległych i zazwyczaj nienaprawialnych uszkodzeń DNA [5,32,38]. Analogiczną sytuację, związaną z aktywacją systemów odpowiedzi na stres środowiskowy (temperatura, pH, zasolenie, utleniacze), zaobserwowano w komórkach E. coli starzejących się w stacjonarnej fazie wzrostu. Zasadnicze znaczenie w tym procesie przypisu­je się czynnikowi σ^S/RpoS, będącemu elementem składo­wym holoenzymu polimerazy RNA, który kontroluje eks­presję około 10% wszystkich genów w komórkach E. coli [40]. Czynnik σ^S/RpoS jest zaangażowany m.in. w odpo­wiedź komórek E. coli na stres oksydacyjny, czego dowo­dem jest wzmożone gromadzenie się utlenionych białek i przyspieszone starzenie się bakterii pozbawionych ak­tywności tego czynnika [10,11,23].

Według ostatnich badań, stres oksydacyjny może odgrywać pierwszoplanową rolę w starzeniu się bakterii E. coli w fa­zie stacjonarnej [30]. Bodajże najbardziej przekonującym dowodem na sprawczą rolę stresu oksydacyjnego w uwa­runkowanym starzeniu się E. coli jest przywrócenie aktyw­ności podziałowej komórek po przeniesieniu ich do śro­dowiska o ograniczonej prężności parcjalnej tlenu [11]. Podobne wnioski można wyciągnąć na podstawie obserwa­cji gromadzenia się w komórkach oksydacyjnie zmodyfi­kowanych (karbonylowanych) białek [10], jak i znaczącego wzrostu zawartości tych struktur w komórkach pozbawio­nych ochrony antyoksydacyjnej [27]. Z kolei w komórkach bakteryjnych cechujących się nadekspresją dysmutazy po­nadtlenkowej, stężenie karbonylowanych białek okazało się wyraźnie obniżone [26]. Warto zauważyć, że wśród czą­steczek podlegających oksydacyjnym modyfikacjom w ko­mórkach E. coli są m.in. białka zaangażowane w główne procesy wewnątrzkomórkowe, takie jak: fałdowanie bia­łek (DnaK), wydłużanie łańcucha peptydowego (EF-Tu), organizację DNA (H-NS), katabolizm związków węglo­wych (Mdh, Icd, AceF) oraz reakcję na stres (UspA) [10]. Co ciekawe, jednak zmodyfikowane białka gromadzą się mimo wyraźnego wzrostu aktywności mechanizmów an­tyoksydacyjnych w komórkach, w tym dysmutazy ponad­tlenkowej i katalazy [11]. Jak wykazały badania z wyko­rzystaniem streptomycyny, tj. antybiotyku upośledzającego proces translacji bez wpływu na generowanie reaktywnych form tlenu, przyczyną tej pozornej niespójności może być gromadzenie się w komórce białek o nieprawidłowej struk­turze, cechujących się dużą podatnością na oksydacyj­ne modyfikacje [9]. Wśród błędów powstających na eta­pie translacji i mogących się przyczyniać do powstawania nieprawidłowych białek, zalicza się mutacje nonsensow­ne, przesunięcia ramki odczytu oraz nadczytanie kodonu stop [3,31,41]. Taką interpretację przyczyny gromadzenia się zmodyfikowanych białek potwierdzają badania mutan­tów E. coli wyposażonych w rybosomy o ponadprzecięt­nej sprawności (ograniczenie błędów w translacji dzięki allelowi rpsL141), w których stężenie zmodyfikowanych białek było bardzo niewielkie [3,23].

Warto podkreślić że, obecność agregatów białkowych od­notowano także w obrębie starego końca komórek E. coli [24]. Ponadto zaobserwowano silną dodatnią zależność między zawartością zmodyfikowanych białek w komór­kach, a ich potencjałem podziałowym i częstością wystę­powania śmierci komórkowej [26]. Dane te sugerują, że gromadzenie się nieprawidłowych białek w wyniku błę­dów w translacji i stresu oksydacyjnego może być elemen­tem łączącym starzenie się bakterii związane z moleku­larną asymetrią podziału komórkowego z analogicznymi zjawiskami zachodzącymi w komórce podczas głodzenia w fazie stacjonarnej.

Starzenie się bakterii z perspektywy ewolucji

Oprócz składowej mechanistycznej, badania procesu sta­rzenia się obejmują także kwestię biologicznego (ewolu­cyjnego) sensu tego zjawiska. W ten nurt badań wpisują się również prace prowadzone na modelu prokariotycznym, a zwłaszcza ocena roli jaką może odgrywać asymetrycz­ny (morfologicznie i/lub czynnościowo) podział komórki. Taki typ podziału wiąże się bowiem z nierównomierną se­gregacją uszkodzeń makrocząsteczek, co z kolei może su­gerować, że w ujęciu populacyjnym, część komórek sta­rzeje się i umiera, aby zapewnić przetrwanie pozostałej części (ryc. 4). Można wręcz stwierdzić, że dziedziczenie elementów starego bieguna u E. coli (w tym np. agrega­tów białkowych) tylko przez jedną z komórek potomnych prowadzi do rzeczywistego odmłodzenia drugiej komórki [12]. W badaniach wykorzystujących metody modelowa­nia matematycznego w celu porównania losów komórek dzielących się symetrycznie i asymetrycznie wykazano, że ten drugi typ podziału prowadzi do zwiększenia tem­pa namnażania się całej populacji, kosztem zredukowa­nia powstającej biomasy. Sytuacja taka może być rozpa­trywana jako jedno z przystosowań mikroorganizmów do bytowania w warunkach określonej presji selekcyjnej, np. spowodowanej współzawodnictwem o ograniczone zaso­by pokarmu [39].

Ryc. 4. Niesymetryczna dystrybucja uszkodzeń podczas podziału komórki bakteryjnej. Gromadzenie uszkodzeń w jednej z komórek potomnych umożliwia odmłodzenie drugiej komórki i zapewnienie populacji przetrwania w niesprzyjających warunkach środowiska zewnętrznego

Jeśli te wyliczenia są prawidłowe, starzenie się bakterii mogłoby się wkomponowywać w uznawane ewolucyjne teorie starzenia się organizmów eukariotycznych, zwłasz­cza teorię ciała jednokrotnego użytku [17], której głównym założeniem jest rozdział zasobów energetycznych ustroju (a tym samym możliwości naprawy uszkodzeń) pomiędzy dwie odrębne grupy komórek: tworzące ciało komórki so­matyczne (ich odpowiednikiem u bakterii byłyby komórki dziedziczące stary biegun) oraz komórki płciowe (odpo­wiadające bakteriom odmłodzonym). Ponieważ podsta­wowym celem ewolucji jest zapewnienie przetrwania ga­tunków, faworyzowane energetycznie są komórki płciowe, natomiast komórki somatyczne dzielą się i egzystują do­póty, dopóki nie nastąpi skuteczny rozród. Tak więc za­równo u organizmów wyższych, jak i u bakterii, korzyści płynące dla całej populacji przewyższają partykularne in­teresy tworzących je osobników, która to zgodność może sugerować, że proces starzenia się jest z punktu widzenia ewolucji zjawiskiem dużo bardziej uniwersalnym niż są­dzono dotychczas.

Podsumowanie

To, że bakterie mogą się starzeć, podobnie jak czynią to organizmy eukariotyczne jest odkryciem relatywnie no­wym, a przez to nadal słabo zakorzenionym w świadomo­ści mikrobiologów i biogerontologów. Nie sposób ukryć, że obecnie problematyka ta dostarcza dużo więcej pytań niż odpowiedzi, czego głównej przyczyny można upatrywać w niezwykle wąskim zakresie zbadanych pod tym kątem gatunków bakterii. Jednak ostatnie doniesienia sugerujące m.in. potencjalne medyczne znaczenie wchodzenia bakte­rii w fazę starzenia się, tj. pozostawanie w tkankach frak­cji bakterii niedzielących się, które przetrwały antybioty­koterapię [18], może wskazywać, że zainteresowanie tym zagadnieniem powinno stopniowo wzrastać. Czynnikami działającymi na korzyść w tym zakresie są także zsekwen­cjonowanie genomów wielu ważnych klinicznie bakterii oraz duża podatność tych organizmów na manipulacje ge­netyczne. Nie sposób pominąć także oczywistego faktu, że w przypadku badań na bakteriach, pojedyncza komór­ka stanowi zarazem pełnoprawny organizm, która to ce­cha może stawiać bakterie w pierwszym szeregu modeli badawczych procesu starzenia się w XXI wieku.

PIŚMIENNICTWO

[1] Ackermann M., Stearns S.C., Jenal U.: Senescence in a bacterium with asymmetric division. Science, 2003; 300: 1920
[PubMed]  

[2] Angert E.R.: Alternatives to binary fission in bacteria. Nat. Rev. Microbiol., 2005; 3: 214-224
[PubMed]  

[3] Ballesteros M., Fredriksson A., Henriksson J., Nystrom T.: Bacterial senescence: protein oxidation in non-proliferating cells is dictated by the accuracy of the ribosomes. EMBO J., 2001; 20: 5280-5289
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[4] Bishop R.E., Leskiw B.K., Hodges R.S., Kay C.M., Weiner J.H.: The entericidin locus of Escherichia coli and its implications for programmed bacterial cell death. J. Mol. Biol., 1998; 280: 583-596
[PubMed]  

[5] Burhans W.C., Weinberger M.: DNA replication stress, genome instability and aging. Nucleic Acids Res., 2007; 35: 7545-7556
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[6] Campisi J., d`Adda di Fagagna F.: Cellular senescence: when bad things happen to good cells. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2007; 8: 729-740
[PubMed]  

[7] Cronan J.E.Jr.: Phospholipid alterations during growth of Escherichia coli. J. Bacteriol., 1968; 95: 2054-2061
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[8] Curtis P.D., Brun Y.V.: Getting in the loop: regulation of development in Caulobacter crescentus. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 2010; 74: 13-41
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[9] Dukan S., Farewell A., Ballesteros M., Taddei F., Radman M., Nystrom T.: Protein oxidation in response to increased transcriptional or translational errors. Proc. Natl. Acad. Sci USA, 2000; 97: 5746-5749
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[10] Dukan S., Nystrom T.: Bacterial senescence: stasis results in increased and differential oxidation of cytoplasmic proteins leading to developmental induction of the heat shock regulon. Genes Dev., 1998; 12: 3431-3441
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[11] Dukan S., Nystrom T.: Oxidative stress defense and deterioration of growth-arrested Escherichia coli cells. J. Biol. Chem., 1999; 274: 26027-26032
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[12] Erjavec N., Cvijovic M., Klipp E., Nystrom T.: Selective benefits of damage partitioning in unicellular systems and its effects on aging. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2008; 105: 18764-18769
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[13] Gray J.V., Petsko G.A., Johnston G.C., Ringe D., Singer R.A., Werner-Washburne M.: “Sleeping beauty”: quiescence in Saccharomyces cerevisiae. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 2004; 68: 187-206
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[14] Harry E., Monahan L., Thompson L.: Bacterial cell division: the mechanism and its precison. Int. Rev. Cytol., 2006; 253: 27-94
[PubMed]  

[15] Hayflick L.: The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains. Exp. Cell Res, 1965; 37: 614-636
[PubMed]  

[16] Hayflick L., Moorhead P.S.: The serial cultivation of human diploid cell strains. Exp. Cell Res, 1961; 25: 585-621
[PubMed]  

[17] Kirkwood T.B., Holliday R.: The evolution of ageing and longevity. Proc. R. Soc. Lond B Biol. Sci, 1979; 205: 531-546
[PubMed]  

[18] Klapper I., Gilbert P., Ayati B.P., Dockery J., Stewart P.S.: Senescence can explain microbial persistence. Microbiology, 2007; 153: 3623-3630

[19] Kolter R., Siegele D.A., Tormo A.: The stationary phase of the bacterial life cycle. Annu. Rev. Microbiol., 1993; 47: 855-874
[PubMed]  

[20] Ksiazek K., Piwocka K., Brzezinska A., Sikora E., Zabel M., Breborowicz A., Jorres A., Witowski J.: Early loss of proliferative potential of human peritoneal mesothelial cells in culture: the role of p16^INK4a-mediated premature senescence. J. Appl. Physiol, 2006; 100: 988-995
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[21] Lam H., Oh D.C., Cava F., Takacs C.N., Clardy J., de Pedro M.A., Waldor M.K.: D-amino acids govern stationary phase cell wall remodeling in bacteria. Science, 2009; 325: 1552-1555
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[22] Lange R., Hengge-Aronis R.: Growth phase-regulated expression of bolA and morphology of stationary-phase Escherichia coli cells are controlled by the novel sigma factor sigma S. J. Bacteriol., 1991; 173: 4474-4481
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[23] Lange R., Hengge-Aronis R.: Identification of a central regulator of stationary-phase gene expression in Escherichia coli. Mol. Microbiol., 1991; 5: 49-59
[PubMed]  

[24] Lindner A.B., Madden R., Demarez A., Stewart E.J., Taddei F.: Asymmetric segregation of protein aggregates is associated with cellular aging and rejuvenation. Proc. Natl. Acad. Sci USA, 2008; 105: 3076-3081
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[25] Lorenz M., Saretzki G., Sitte N., Metzkow S., von Zglinicki T.: BJ fibroblasts display high antioxidant capacity and slow telomere shortening independent of hTERT transfection. Free Radic. Biol. Med, 2001; 31: 824-831
[PubMed]  

[26] Maisonneuve E., Ezraty B., Dukan S.: Protein aggregates: an aging factor involved in cell death. J. Bacteriol., 2008; 190: 6070-6075
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[27] Maisonneuve E., Fraysse L., Moinier D., Dukan S.: Existence of abnormal protein aggregates in healthy Escherichia coli cells. J. Bacteriol., 2008; 190: 887-893
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[28] Navarro Llorens J.M., Tormo A., Martinez-Garcia E.: Stationary phase in gram-negative bacteria. FEMS Microbiol. Rev., 2010; 34: 476-495
[PubMed]  

[29] Nystrom T.: Conditional senescence in bacteria: death of the immortals. Mol. Microbiol., 2003; 48: 17-23
[PubMed]  

[30] Nystrom T.: The free-radical hypothesis of aging goes prokaryotic. Cell Mol. Life Sci., 2003; 60: 1333-1341
[PubMed]  

[31] O’Farrell P.H.: The suppression of defective translation by ppGpp and its role in the stringent response. Cell, 1978; 14: 545-557
[PubMed]  

[32] Passos J.F., von Zglinicki T., Saretzki G.: Mitochondrial dysfunction and cell senescence: cause or consequence? Rejuvenation. Res., 2006; 9: 64-68
[PubMed]  

[33] Pin C., Rolfe M.D., Munoz-Cuevas M., Hinton J.C., Peck M.W., Walton N.J., Baranyi J.: Network analysis of the transcriptional pattern of young and old cells of Escherichia coli during lag phase. BMC Syst. Biol., 2009; 3: 108
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[34] Pommerville J.C.: Microbial growth and nutrition. W: Alcamo’s Fundamentals of Microbiology: Body Systems: London, Jones and Bartlett Publishers International, 2010: 129-152

[35] Rose M: Evolutionary Biology of Aging. New York, Oxford University Press, 1991

[36] Sinclair D., Mills K., Guarente L.: Aging in Saccharomyces cerevisiae. Annu. Rev. Microbiol., 1998; 52: 533-560
[PubMed]  

[37] Stewart E.J., Madden R., Paul G., Taddei F.: Aging and death in an organism that reproduces by morphologically symmetric division. PLoS. Biol., 2005; 3: e45
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[38] von Zglinicki T., Saretzki G., Ladhoff J., d`Adda di Fagagna F., Jackson S.P.: Human cell senescence as a DNA damage response. Mech. Ageing Dev., 2005; 126: 111-117
[PubMed]  

[39] Watve M., Parab S., Jogdand P., Keni S.: Aging may be a conditional strategic choice and not an inevitable outcome for bacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2006; 103: 14831-14835
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[40] Weber H., Polen T., Heuveling J., Wendisch V.F., Hengge R.: Genome-wide analysis of the general stress response network in Escherichia coli: σ^S-dependent genes, promoters, and sigma factor selectivity. J. Bacteriol., 2005; 187: 1591-1603
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[41] Wenthzel A.M., Stancek M., Isaksson L.A.: Growth phase dependent stop codon readthrough and shift of translation reading frame in Escherichia coli. FEBS Lett., 1998; 421: 237-242
[PubMed]  

[42] Wolf S.G., Frenkiel D., Arad T., Finkel S.E., Kolter R., Minsky A.: DNA protection by stress-induced biocrystallization. Nature, 1999; 400: 83-85
[PubMed]  

[43] Yoshida H., Yamamoto H., Uchiumi T., Wada A.: RMF inactivates ribosomes by covering the peptidyl transferase centre and entrance of peptide exit tunnel. Genes Cells, 2004; 9: 271-278
[PubMed]  

Autorzy deklarują brak potencjalnych konfliktów interesów.

Full text