L’origine meccanicistica o molecolare del controllo del rapporto di aspetto batterico è rimasta un problema irrisolto per più di quattro decenni (vedi ad esempio Zaritsky,2015; Zaritsky, 1975). Nel nostro manoscritto forniamo il primo modello biofisico per l’omeostasi in aspect-ratio nei batteri simili a bastoncelli e delucidiamo il meccanismo molecolare sottostante che informerà i futuri studi sperimentali., I nostri risultati spingono il campo del “controllo delle dimensioni delle cellule batteriche” verso una nuova direzione, che finora si è concentrata sul controllo individuale del volume, della lunghezza o della larghezza delle cellule, trascurando il modo in cui la lunghezza e la larghezza dei batteri sono accoppiate per dare origine a forme cellulari simili a bastoncelli.
Per supportare il nostro modello, abbiamo raccolto un gran numero di dati sulla forma delle cellule (~5000 condizioni) da molti laboratori diversi, che confermano effettivamente che il rapporto di aspetto è conservato in E. coli (e 7 altri organismi) in molte diverse perturbazioni alle condizioni di crescita (Figura 1)., È importante sottolineare che il nostro modello prevede anche in quali condizioni le cellule di E. coli possono deviare dal loro rapporto di aspetto omeostatico di 4:1, e abbiamo testato le nostre previsioni quantitative per forme cellulari filamentose e sferiche rispetto ai dati sperimentali (Figura 2). Pertanto, la nostra tesi non riguarda solo il mantenimento del rapporto di aspetto 4:1 in E. coli, ma più in generale sul controllo delle forme cellulari batteriche sotto molte perturbazioni diverse.
È evidente dai commenti del recensore che i principali problemi con il nostro manoscritto si trovano nella presentazione dei risultati (ad es., rivendicazione di ‘universalità’), e preoccupazioni circa la novità del nostro modello nel contesto di studi precedenti. Ciò è in parte dovuto a una comunicazione inadeguata da parte nostra. Dopo aver letto attentamente e deliberato sui commenti del revisore, crediamo che un miglioramento nella presentazione dei nostri risultati, una maggiore chiarezza di scrittura e una descrizione ampliata del modello affronteranno tutti i commenti del revisore in modo completo e completo.
Revisore #1:
Questo manoscritto raccoglie dati sulla lunghezza, larghezza e tasso di crescita di E., coli sotto una serie di perturbazioni sperimentali, come i cambiamenti nel mezzo di crescita, l’incubazione negli antibiotici, la sintesi proteica inibita, ecc. e mostra che il rapporto superficie / volume è fortemente conservato. Questo risultato è coerente con il recente lavoro del gruppo di Julie Theriot (che è citato in Harris and Theriot, 2016; 2018). In questo manoscritto, l’autore aggiunge anche dati da altri batteri a forma di bastoncello che mostrano un comportamento simile (Figura 1G)., Gli autori usano questo risultato per sviluppare un modello per la regolazione delle proporzioni che si basa sulla crescita esponenziale della lunghezza batterica a larghezza fissa, sulla produzione di FtsZ a una velocità proporzionale al tasso di crescita del volume (che assumendo la larghezza costante presuppone anche che la produzione di FtsZ sia proporzionale al tasso di crescita della lunghezza) e sulla divisione che si verifica quando la produzione di FtsZ raggiunge un valore critico proporzionale alla larghezza. Questo modello prevede un rapporto di aspetto costante e gli autori continuano a prevedere le dinamiche sotto perturbazioni di tipo impulsivo.,
Apprezziamo il riassunto succinto del nostro lavoro. Mentre i nostri risultati sono coerenti con un recente modello proposto dal gruppo di Julie Theriot, è importante notare la differenza chiave: Harris e Theriot hanno dimostrato che i batteri a forma di bastoncello (E. coli, C. crescentus) mantengono un rapporto superficie-volume omeostatico (S/V) in modo dipendente dal tasso di crescita. Qui scopriamo un vincolo geometrico molto più forte che i batteri (specialmente E. coli) mantengono la relazione S=yV2/3 (con una costante γ), indipendente dal tasso di crescita., Inoltre il modello Harris e Theriot non porta al controllo delle proporzioni, come affrontato in risposta a un commento del Revisore #2.
Ho due preoccupazioni principali con il manoscritto.
Innanzitutto, l’unica novità del modello è l’ipotesi che ci sia una quantità critica di FtsZ necessaria per dividere la cella e che ciò dipenda dalla larghezza. Penso che questa sia un’ipotesi ragionevole, ma ritengo anche che i risultati complessivi siano abbastanza ovvi. Cioè, non è chiaro che il modello fornisca un progresso significativo nella nostra comprensione.,
Il nostro modello e analisi espandono lo stato attuale della comprensione in molti modi:
– Forniamo il primo modello biofisico per il controllo delle proporzioni nei batteri e identifichiamo le origini molecolari. Supportiamo il nostro modello con misurazioni di grandi dimensioni della popolazione (~5011 condizioni di crescita in E. coli, 50 diverse specie batteriche) e misurazioni a cellule singole in macchina madre (n ~ 80.000). Perché le cellule di E. coli mantengono un rapporto di aspetto costante è stato sconcertante per più di mezzo secolo (Zaritsky, 1975; Zaritsky, 2015), senza alcun modello esistente precedente.,
– Il modello per l’omeostasi delle proporzioni fornisce un salto concettuale nel campo del controllo delle dimensioni delle cellule batteriche, mostrando che la lunghezza delle cellule aggiunte per le cellule simili a bastoncelli è accoppiata al loro diametro. Modelli fenomenologici precedenti trattavano la lunghezza e il diametro delle cellule come variabili di controllo indipendenti (Taheri-Araghi et al., 2015, Harris e Theriot, 2016).
– Pensiamo che non sia ovvio che le cellule di E. coli conservino i loro rapporti di aspetto in una moltitudine di perturbazioni alle condizioni nutrizionali, ai ribosomi, alla sovraespressione o alla delezione delle proteine (Figura 1A)., Il nostro modello non solo identifica che il mantenimento delle proporzioni emerge dalla biosintesi bilanciata delle proteine di crescita e divisione (costante k / kP), ma predice anche sotto quali perturbazioni le cellule possono deviare dal loro rapporto di aspetto omeostatico di 4:1 (Figura 4). Forniamo un modello quantitativo e sperimentalmente testabile per il controllo della forma cellulare che va oltre la semplice regolazione della cinetica FtsZ.,
Detto questo, c’è anche un piccolo problema con il modello, in quanto ci aspetteremmo che il tasso di legame di FtsZ dipenda dal rapporto superficie / volume (che risulta non importante, perché gli autori finiscono per fare ipotesi che il tasso che l’anello è costruito sia uguale al tasso di produzione di proteine).
Non è chiaro il motivo per cui la velocità di legame FtsZ dovrebbe dipendere da S / V. Le equazioni di velocità sono formulate in termini di quantità di FtsZ legato alla superficie e citoplasmatico, e non le loro concentrazioni., Se solo il tasso di equazioni sono state formulate in termini di concentrazione citoplasmatica (c) e di superficie associato a proteine (cr), il tasso di incremento di superficie associato concentrazione di FtsZ, naturalmente, dipendono S/V.
dcrdt=kcr+kbVSc-kdcr
in Secondo luogo, se dovessimo considerare i cambiamenti in FtsZ di velocità di associazione con S/V, le nostre simulazioni mostrano che questo ha un effetto trascurabile sul rapporto di aspetto. Per celle a forma di bastoncello, S / V ~1 / w in prima approssimazione, dove w è la larghezza della cella. Poiché durante un ciclo cellulare la larghezza non cambia, S/V rimane approssimativamente costante (nuova Figura 4—supplemento figura 1A)., Se la larghezza dei batteri sta cambiando a causa di cambiamenti nelle condizioni di crescita, la velocità di legame complessiva può essere influenzata da (S/V) poiché l’area dell’anello Z = δw ~δ/(S/V), dove δ è la larghezza laterale dell’anello FtsZ. La larghezza di E. coli cambia in diverse condizioni di crescita da circa 0,5 a 1 µm (Taheri-Araghi et al., 2015), quindi S/V può cambiare di un fattore massimo di 2. Per affrontare l’effetto delle variazioni della velocità di rilegatura, abbiamo simulato il nostro modello dinamico modificando il rapporto kb/kd su 4 ordini di grandezza., La figura in Figura 4-figura supplemento 1B mostra la dipendenza del rapporto di aspetto del neonato cellulare (n = 10000, durante la crescita stazionaria) su kb/kd. Nel limite kb >> kd, proporzioni~4 come previsto. Tuttavia, il fattore di 2 cambia anche per il caso della linea di confine di kb / kd = 10, ha un impatto trascurabile sulle proporzioni della cella.
Tuttavia, come notato dal recensore, il tasso di reclutamento FtsZ allo Z-ring (~10s, Soderstrom et al., Nat Commun 2018) è molto più veloce del tasso di crescita., Di conseguenza, la velocità con cui viene costruito l’anello è determinata dalla velocità di produzione di FtsZ nel citoplasma.
Si noti anche che c’è un errore di battitura nell’equazione fordPrdt, che ha kd moltiplicando entrambe le velocità.
Abbiamo corretto l’errore di battitura nel manoscritto e ringraziamo il recensore per averlo sottolineato.
In secondo luogo, e più importante, è che mentre i risultati corrispondono bene con i dati, ci sono una serie di aspetti della presentazione che sono fuorvianti. Il titolo afferma che i risultati/modello presentati qui sono universali., Nella Figura 1G, gli autori selezionano 7 batteri per affermare che il ridimensionamento di SA = 2 π V(2/3) è onnipresente tra i batteri. Come notato, questo suggerisce anche che un rapporto di aspetto di ~4 è la regola per i batteri a forma di bastoncello. Questo non è vero. Ad esempio, myxococcus xanthus ha un rapporto di aspetto intorno a 7-8 e le spirochete hanno rapporti di aspetto di ~30! Ancora più importante, le singole specie non mantengono sempre le stesse proporzioni. In B. subtilis, le proporzioni possono variare tra almeno 3,8-8 (vedi Ilkanaiv et al., 2017). Pertanto, questo modello può essere applicabile a E., coli (e forse alcuni altri batteri), ma non è universale.
Ci scusiamo per il malinteso, che potrebbe essere stato innescato da una mancanza di chiarezza nella nostra presentazione. Nella nostra presentazione originale, non abbiamo affermato che il rapporto di aspetto 4:1, o equivalentemente S = 2nV 2/3, è universale. Invece, abbiamo scoperto che una legge di scala’ universale ‘ S=yV2/3 è conservata tra specie batteriche a forma di bastoncello o coccoide, implicando il mantenimento di un rapporto di aspetto fisso (Figura 1A ed E, set di dati espanso)., È infatti possibile che diversi batteri abbiano valori diversi per γ. Ad esempio, in Figura 1E (precedentemente 1G) mostriamo che il coccoide S. aureus sotto diverse perturbazioni mantiene la relazione S = 4.92 V 2/3, implicando la conservazione dello stesso fattore di scala (2/3) pur mantenendo un rapporto di aspetto diverso (1.38 +/- 0.18). Nella stessa figura (1E), ora mostriamo i dati per un totale di 48 diversi batteri a forma di bastoncello e 1 Archaea a forma di bastoncello (H. vulcanii), che seguono notevolmente la curva S = 2nV2/3.,
Inoltre, il nostro modello prevede anche come il rapporto di aspetto e la larghezza della cella possono essere modificati cambiando (k/kp) e (k / β), portando a cellule filamentose o sferiche, in accordo con i dati sperimentali disponibili. Nella Figura 4 (precedentemente Figura 2) mostriamo che il nostro modello prevede effettivamente la ripartizione del rapporto di aspetto 4:1 in E. coli sotto perturbazioni FtsZ o MreB.
Tuttavia, il recensore ha fatto un ottimo punto che le cellule filamentose lunghe, come le spirochete, non conservano necessariamente le loro proporzioni., Nella Figura 1E, ora includiamo anche i dati per le Spirochete, come una delle eccezioni alla regola S=yV2/3. Abbiamo quindi rimosso il termine “universale” dal titolo e dall’Abstract del nostro lavoro. Il fatto, tuttavia, rimane che E. coli conserva notevolmente le loro proporzioni sotto perturbazioni di dimensioni diverse che abbracciano due ordini di grandezza (Figura 1A), e così fanno 50 altri tipi di cellule (Figura 1E).
Motivato dai commenti dei revisori 1 e 2, ora includiamo uno schema nella Figura 1D per illustrare le relazioni di scala previste per diverse forme batteriche., Le cellule filamentose (Helicobacter, Spiroplasma, Spirochete, Myxobacter) seguirebbero probabilmente la relazione SµV, mentre le cellule coccoidi o a forma di bastoncello seguono la legge di scala: SµV2/3.
Recensore #2:
In questo studio gli autori hanno deciso di studiare le dimensioni e la forma di una vasta gamma di cellule ‘a forma di bastoncello’ raccogliendo dati di immagine da almeno sette specie diverse e migliaia di condizioni totali (genotipo x nutrienti x antibiotici)., In tutte queste condizioni, gli autori trovano una semplice legge di ridimensionamento del rapporto superficie / volume, ovvero una scala che preserva le proporzioni della cella a circa 4:1. Data questa osservazione, costruiscono un modello quantitativo semplice, ispirato meccanicamente, per la crescita della cellula. Utilizzando questo modello, sono in grado di sintonizzare tre parametri (k, kp, β) per abbinare una raccolta di esperimenti di knockdown genetico e trattamento antibiotico.,
Capire come viene mantenuta l’omeostasi delle dimensioni e della forma delle cellule in tutto il regno batterico è un problema molto interessante e importante e questi autori dovrebbero essere lodati per aver spinto la comunità a considerare che questi meccanismi possono essere conservati in un’ampia gamma filogenetica. Tuttavia, dato l’ampio corpus di letteratura già disponibile sull’omeostasi della dimensione/forma delle cellule e, in particolare, la revisione menzionata dagli autori di Harris e Theriot, la barra scientifica per un impegno produttivo su questo argomento è già piuttosto alta., Molto intellettuale di forza motrice per questo lavoro sembra seguire direttamente dall’ipotesi di Harris e Theriot che “Mentre molti studi hanno trattato il volume, la controllata attiva parametro in questo scenario, il nostro lavoro recente suggerisce che è probabile il contrario, e che SA/V è attivamente regolato variabile, con dimensioni seguendo come necessario .”Il lavoro attuale cerca di estendere o fornire alternative per i modelli meccanicistici presentati in Harris e Theriot, nonché integrare dati aggiuntivi in altre specie., Tuttavia, dato che l’idea di conservazione di scala di SA/V non è nuova, fare appello ad un vasto pubblico come quello di eLife richiederebbe la convalida sperimentale del loro modello meccanicistico.
In aggiunta a centro delle preoccupazioni circa la novità dell’ipotesi centrale e la validità del modello meccanicistico, ci sono alcuni problemi che gli autori possono scegliere di prendere in considerazione:
Si ringrazia il revisore per riassumere gli aspetti fondamentali del nostro lavoro e riconoscendo l’importanza del campo di studio. Di seguito affrontiamo alcuni dei commenti chiave sollevati sopra., “ampio corpus di letteratura già disponibile sull’omeostasi delle dimensioni/forme delle cellule – – Negli ultimi cinque anni è stato fatto molto lavoro sullo sviluppo di modelli fenomenologici per il controllo delle dimensioni delle cellule. I modelli fenomenologici per l’omeostasi della forma delle cellule batteriche sono trattati il controllo della lunghezza delle cellule separatamente dal controllo della larghezza delle cellule nei batteri a forma di bastoncello. Forniamo un modello molecolare per mostrare per la prima volta che le dimensioni delle cellule batteriche sono accoppiate per preservare le proporzioni, collegando così il campo dell’omeostasi delle dimensioni e della forma delle cellule.,
“Gran parte della forza trainante intellettuale per questo lavoro sembra seguire direttamente dall’ipotesi di Harris e Theriot” – Il nostro modello trae prove da più recenti studi sperimentali, mentre mette in discussione l’ipotesi di Harris e Theriot (HT). È importante riconoscere le distinzioni chiave tra i due modelli. Il modello HT non porta alla conservazione del ridimensionamento da S a V o del rapporto di aspetto, ma porta a un modello per il controllo della larghezza della cella (Eq. 3)., Modello HT deduce che il rapporto S / V è una funzione dei mezzi di crescita, tale che le cellule raggiungono un nuovo valore omeostatico di S/V su perturbazioni nel tasso di crescita. Qui invece proponiamo un vincolo molto più forte che le cellule preservino la relazione di scaling, S = µV 2/3 (μ a costante) in diverse perturbazioni di crescita (~5000 condizioni) attraverso ~50 diverse specie batteriche. Inoltre, il modello HT è agnostico sui meccanismi molecolari. Qui forniamo un candidato molecolare esplicito (FtsZ) per il controllo della forma batterica, in accordo con nuove interessanti prove di Si et al., 2019., Presi insieme, il nostro modello integra il modello adder per l’omeostasi delle dimensioni delle cellule con la regolazione del rapporto S / V e FtsZ, fornendo un quadro integrativo che predice con successo il controllo della forma batterica con solo tre parametri fisiologici.
“l’idea di conservazione della scala SA/V non è nuova” – Non siamo a conoscenza di altri studi che propongono la conservazione della relazione di scala S = µV 2/3 tra le condizioni di crescita, né forniscono un modello per essa., Altri hanno mostrato solo prove per la regolazione del rapporto superficie-volume per tasso di crescita, che è una conseguenza naturale del nostro modello (Figura 1C).
“fare appello a un vasto pubblico come quello di eLife richiederebbe la convalida sperimentale del loro modello meccanicistico” – Il nostro modello è strettamente basato su dati sperimentali (vedi Figure 1-4), e confrontiamo ampiamente le nostre previsioni del modello con i dati sperimentali, in tutto il manoscritto., Poiché non siamo un laboratorio sperimentale, abbiamo compilato dati da un certo numero di laboratori diversi per dimostrare che il nostro modello è coerente con tutti i dati disponibili sulla forma delle cellule attraverso ~50 specie batteriche e ~5000 condizioni di crescita per E. coli. Accogliamo con favore i suggerimenti per testare ulteriormente il nostro modello.,
Punti principali:
1) Gli autori dovrebbero spiegare chiaramente come il loro modello meccanicistico contrasta con il modello focalizzato sulla parete cellulare proposto da Harris e Theriot e dovrebbero sforzarsi di proporre esperimenti con risultati previsti che differenzierebbero un modello centrico peptidoglicano da un modello centrico FtsZ. Se i dati esistono già per escluderne uno, questo dovrebbe essere presentato chiaramente.,
Siamo d’accordo con il recensore che una discussione più chiara del contrasto tra il nostro modello e quello di Harris / Theriot dovrebbe essere articolata nel manoscritto. Nel manoscritto rivisto, abbiamo ampliato la discussione per evidenziare le differenze chiave tra questi due modelli.
Primo tra il confronto è che Harris e Theriot propone una regolazione omeostatica di S / V in modo dipendente dal tasso di crescita. Mentre proponiamo un vincolo geometrico molto più forte che la relazione di scala S = µV 2/3 sia preservata indipendentemente dal tasso di crescita., Questo risultato, tuttavia, non contraddice il modello di Harris/Theriot.
In secondo luogo, Harris e Theriot hanno proposto un modello in cui le cellule si dividono una volta che una quantità di soglia di materiale di superficie in eccesso, ΔA, viene accumulata nella cellula. Da questo modello ne consegue che, ΔA = ΔV (β/k – 2/r) = costante, dove r è il raggio di cella della sezione trasversale. Questo a sua volta 1, che è in contraddizione con i dati sperimentali (Figura 1).,
In terzo luogo, possiamo effettivamente proporre diversi test sperimentali per il nostro modello, come evidenziato nel manoscritto rivisto:
– Il nostro modello prevederebbe che la sovraespressione di FtsZ porti a minicelle mentre la cancellazione di FtsZ indurrebbe fenotipi allungati (Figura 4A). Queste previsioni sono coerenti con i dati di Potluri et al., 1999, e Zheng et al., 2016.
– Le oscillazioni nella quantità di FtsZ porterebbero a oscillazioni della dimensione della cella, in accordo con i nuovi dati di Si et al., 2019.
– Abbondanza totale di scale FtsZ con diametro della cella, in accordo con i dati di Shi et al., 2017.,
– Prevediamo inoltre che il knockdown FtsZ interromperebbe la conservazione delle proporzioni, mentre il targeting dei precursori della parete cellulare cambierebbe il tasso di crescita, ma non altererebbe le proporzioni o la relazione di ridimensionamento S = µV 2/3. Figura 4-figura supplemento 1C mostra scala superficie-volume per le cellule di E. coli trattati con fosfomicina che mirano MurA (che colpisce la biogenesi della parete cellulare) e la deplezione FtsZ. Troviamo che le cellule trattate con fosfomicina preservano il ridimensionamento S~V2/3, mentre l’esaurimento FtsZ interrompe il ridimensionamento S~V2/3., Questo è un chiaro contrasto tra il ruolo dei precursori della parete cellulare e FtsZ sul controllo della forma cellulare, il che implica che un modello basato sui precursori della parete cellulare da solo non è sufficiente per tenere conto dei cambiamenti di forma.
Come esempio, gli autori mostrano che l’ottimizzazione di un parametro (kp) è coerente con la nozione sperimentale di abbattere la produzione di FtsZ. Tuttavia, non riescono a dimostrare se esiste un accordo quantitativo tra il tasso di produzione di FtsZ e l’importo che si aspettano di dover cambiare kp (40%).,
Il nostro modello prevede che una riduzione del tasso di produzione FtsZ al 40% del peso porti al fenotipo osservato in Zheng et al., 2016. Ciò è coerente con la riduzione dell’mRNA relativo a ~ 40% corrispondente all’aggiunta di 3 ng/ml di aTc (Figura 2B di Zheng et al.). Commentiamo questo nel nostro manoscritto e ringraziamo il recensore per averlo sottolineato.,
2) L’uso di ‘universale’ nel titolo del documento supera in modo significativo l’ampiezza delle specie incluse nelle osservazioni e una legge di potenza che descrive i dati che coprono all’incirca un ordine di grandezza. Mentre gli autori includono una vasta raccolta di dati, la raccolta è tutt’altro che completa per tutti i dati di dimensioni/forma disponibili e gli autori non indicano chiaramente perché si sono limitati ai dati che hanno fatto., Una rapida ricerca della letteratura rivela prove aneddotiche di dimensioni batteriche che sono molto più piccole di un micron come Brevundimonas (PDA J Pharm Sci Technol. 2002 Mar-Apr;56 (2): 99-108.) a quasi un millimetro di lunghezza Epulopiscium (J. Protozoal., 35(4), 1988, pp. 565-569). Certo, queste pubblicazioni potrebbero non avere lo stesso tipo di dati necessari per integrarli direttamente nel loro modello, ma per una discussione sul “ridimensionamento universale”, gli autori dovrebbero spingersi a coprire il più grande di una scala di lunghezza possibile., Quando si sceglie un insieme di specie da includere in questo studio, sembra che la comunità di microbiologia possa aver già scelto un rapporto di aspetto di circa 4:1 nella sua definizione di batteri a forma di bastoncello. Ad esempio, le cellule che hanno un rapporto di aspetto molto più breve sono date il termine ovoide o lancetta (Streptococcus pneumoniae) o sferica (Staphylococcus aureus incluso qui) e quelle che sono molto più lunghe sono chiamate filamentose (Sphaerotilus natans)., Confusamente, questi autori non includono specie che sono state tradizionalmente classificate come cellule a forma di bastoncello con un rapporto di aspetto più lungo come (Helicobacter, Spiroplasma, Spirochete, Myxobacter).
Affrontiamo questo punto in risposta al primo revisore. Entrambi i revisori hanno sollevato un punto pertinente che le cellule filamentose lunghe, come le spirochete, non conservano necessariamente le loro proporzioni. Nella Figura 1E, ora includiamo i dati di forma disponibili per le spirochete, come una delle eccezioni alla regola S = yV 2/3., Abbiamo quindi rimosso il termine “universale” dal titolo e dall’Abstract del nostro lavoro. Il fatto, tuttavia, rimane che i batteri a forma di bastoncello (E. coli) conservano notevolmente le loro proporzioni sotto perturbazioni di dimensioni diverse che abbracciano due ordini di grandezza (Figura 1A).
Nella Figura 1E abbiamo ora ampliato il set di dati per coprire due ordini di grandezza includendo 49 diverse specie batteriche a forma di bastoncello e 1 Archea a forma di bastoncello. Tutti si trovano sulla curva S = yV 2/3, confermando le nostre previsioni. Inoltre, abbiamo anche ampliato la E., set di dati coli da 30 più condizioni di crescita dei nutrienti (Gray et al., 2019), confermando la nostra dichiarazione iniziale di omeostasi dell’aspect-ratio.
Siamo grati al revisore per aver fornito i documenti che riportano una drastica gamma di volumi in batteri che coprono 2 ordini di grandezza. I batteri che includiamo in Figura 1E sono quelli che sono noti dividere utilizzando macchinari FtsZ durante la fissione binaria. Questo per mantenere la coerenza con il nostro modello basato sulla regolamentazione FtsZ. Per questo motivo, non abbiamo incluso Epulopiscium nella nostra analisi., Inoltre, non abbiamo incluso Sphaerotilus natans nel nostro grafico in quanto non siamo riusciti a trovare buone misure di forma per questo. In linea con i commenti del recensore, abbiamo ora incluso celle filamentose più lunghe in Figura 1E. Abbiamo anche introdotto un nuovo fumetto in Figura 1D che mostra quanto le celle filamentose lunghe che mantengono la loro larghezza costante, avrebbero una legge di ridimensionamento diversa S ~ V.
3) Non sono del tutto convinto che il ridimensionamento universale si applichi all’interno dei dati delle singole celle (Figura 1D)., Tracciando i dati a cella singola da una varietà di esperimenti, la gamma dei dati sembra mettere una priorità più grande sulle medie. Tuttavia, all’interno di ogni condizione sembra esserci una chiara deviazione dal ‘single aspect ratio’, coerente con il modello di crescita a cellule singole dell’autore che le cellule crescono senza cambiare il loro diametro prima di dividersi. Ciò dovrebbe comportare un fattore approssimativamente di due cambiamenti nelle proporzioni dalla nascita alla divisione. Penso che questo sia ciò a cui gli autori si riferiscono nel quarto paragrafo dell’introduzione, ma dovrebbero discuterne più approfonditamente.,
Nella nostra presentazione originale, avevamo già esplorato in dettaglio la deviazione dal ridimensionamento 2/3 nei dati a cella singola (Figura 2-supplemento figura 1A—B). La ragione principale della deviazione dal ridimensionamento 2/3 deriva da grandi fluttuazioni nella lunghezza del neonato per una data larghezza di batteri. Usando il nostro modello, possiamo spiegare quantitativamente la deviazione dal ridimensionamento universale incorporando fluttuazioni misurate sperimentalmente in larghezza e lunghezza della cella, in accordo con i dati sperimentali., Ora abbiamo cercato di spiegarlo meglio nel manoscritto e nella didascalia supplementare.
4) Non capisco affatto la figura 2B. In particolare, il binning dei dati che sono stato in grado di trovare in Taheri-Araghi et al., 2015, è binned dalla dimensione delle cellule alla nascita, non il tasso di crescita delle cellule individuali. Inoltre, gli autori non descrivono come vanno dai dati in Taheri-Araghi et al., 2015, ai dati in Figura 2B, ma potrebbe essere che hanno ottenuto i dati grezzi dagli autori ed eseguito un nuovo tipo di analisi., In tal caso, è opportuno includere una descrizione di questo processo.
Ci sono stati gentilmente forniti i dati grezzi per la larghezza e la lunghezza della cella singola a vari tassi di crescita (condizioni) dal laboratorio Suckjoon Jun. Abbiamo rianalizzato i dati, eseguito il binning e l’analisi necessari. Lo abbiamo chiaramente indicato in appendice e in ogni didascalia figura.
5) Non sono chiaro sul perché i dati di knockdown MreB e FtsZ di Si et al. è incluso nei dati di massa Figura 1A, ma i dati MreB e FtsZ knockdown da Zheng et al., è trattato come un esperimento completamente separato. Se l’approccio utilizzato da questi due studi era diverso, potrebbe essere utile spiegare perché alcuni dati sono inclusi in un posto e altri no.
Per coerenza, ora tracciamo i dati di knockdown MreB e FtsZ da Si et al. nella Figura 4B. I dati di knockdown da Si et al. coprire una piccola gamma dinamica, quindi è difficile estrarre una chiara tendenza da questi dati da soli. Ciò è presumibilmente dovuto al fatto che le cellule in quegli esperimenti di knockdown sono state coltivate in terreni a crescita lenta (glucosio MOPS + 6 a. a., con tasso di crescita ~0.,75 h-1) e piccole perturbazioni, mentre i dati di Zheng et al. che mostrano drastici cambiamenti di forma cellulare (Figura 4B) sono ottenuti da esperimenti su rich media (RDM + glucosio, con tasso di crescita 1.6 h-1) e grandi perturbazioni. La tendenza in Si et al. sembra essere coerente con quelli in Zheng et al.
https://doi.org/10.7554/eLife.47033.015
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