mechaniczne lub molekularne pochodzenie kontroli proporcji bakterii pozostaje nierozwiązanym problemem od ponad czterech dekad (patrz np. Zaritsky,2015; Zaritsky, 1975). W naszym manuskrypcie Przedstawiamy pierwszy biofizyczny model homeostazy proporcji u bakterii rodopodobnych i wyjaśniamy podstawowy mechanizm molekularny, który będzie informował o przyszłych badaniach eksperymentalnych., Nasze odkrycia popychają pole 'kontroli wielkości komórek bakteryjnych' w nowy kierunek, który do tej pory koncentrował się na indywidualnej kontroli objętości, długości lub szerokości komórek, zaniedbując jak długość i szerokość bakterii są sprzężone, aby dać początek kształtom komórek przypominających pręciki.
aby wesprzeć nasz model, zebraliśmy dużą liczbę danych o kształcie komórek (~5000 warunków) z wielu różnych laboratoriów, które rzeczywiście potwierdzają, że współczynnik proporcji jest zachowany w E. coli (i 7 innych organizmów) pod wieloma różnymi zakłóceniami warunków wzrostu (Rysunek 1)., Co ważne, nasz model przewiduje również, w jakich warunkach komórki E. coli mogą odbiegać od ich homeostatycznego współczynnika proporcji 4: 1, a nasze przewidywania ilościowe dla nitkowatych i sferycznych kształtów komórek Przetestowaliśmy na podstawie danych eksperymentalnych (Rysunek 2). Dlatego nasza teza nie dotyczy wyłącznie zachowania proporcji 4: 1 W E. coli, ale szerzej o kontroli kształtów komórek bakteryjnych pod wieloma różnymi perturbacjami.
z uwag recenzenta wynika, że główne problemy z naszym manuskryptem leżą w prezentacji wyników (np., twierdzenie o „uniwersalności”), oraz obawy o nowość naszego modelu w kontekście wcześniejszych badań. Jest to po części spowodowane nieodpowiednią komunikacją z naszej strony. Po uważnym przeczytaniu i rozważeniu uwag recenzenta, wierzymy, że poprawa prezentacji naszych wyników, większa jasność pisania i rozszerzony opis modelu dokładnie i całkowicie uwzględnią wszystkie komentarze recenzenta.
recenzent #1:
Ten rękopis kompiluje dane dotyczące długości, szerokości i tempa wzrostu E., coli pod wieloma eksperymentalnymi perturbacjami, takimi jak zmiany w pożywce wzrostu, inkubacja w antybiotykach, hamowanie syntezy białek itp. i pokazuje, że stosunek powierzchni do objętości jest silnie zachowany. Wynik ten jest zgodny z najnowszymi pracami grupy Julie Theriot (cytowanymi w Harris and Theriot, 2016; 2018). W tym manuskrypcie autor dodaje również dane z innych bakterii w kształcie prętów, które wykazują podobne zachowanie (ryc. 1g)., Autorzy wykorzystują ten wynik do opracowania modelu regulacji proporcji, który opiera się na wykładniczym wzroście długości bakterii przy stałej szerokości, produkcji ftsz w tempie proporcjonalnym do tempa wzrostu objętości (który przy założeniu stałej szerokości zakłada również, że produkcja FtsZ jest proporcjonalna do tempa wzrostu długości), i podziału, który występuje, gdy produkcja FtsZ osiąga wartość krytyczną, która jest proporcjonalna do szerokości. Model ten przewiduje stały współczynnik kształtu i autorzy następnie przejść do przewidywania dynamiki pod impuls typu perturbacje.,
doceniamy zwięzłe podsumowanie naszej pracy. Chociaż nasze ustalenia są zgodne z najnowszym modelem zaproponowanym przez grupę Julie Theriot, ważne jest, aby zauważyć kluczową różnicę: Harris i Theriot wykazały, że bakterie w kształcie pręta (E. coli, C. crescentus) utrzymują homeostatyczny stosunek powierzchni do objętości (S/V) w sposób zależny od tempa wzrostu. Tutaj odkrywamy znacznie silniejsze geometryczne ograniczenie, że bakterie (zwłaszcza E. coli) zachowują zależność S = yV2 / 3 (ze stałą γ), niezależnie od tempa wzrostu., Co więcej, Model Harris i Theriot nie prowadzi do kontroli proporcji obrazu, co zostało zaadresowane w odpowiedzi na komentarz recenzenta #2.
mam dwa główne problemy z manuskryptem.
Po pierwsze, jedyną nowością modelu jest założenie, że istnieje krytyczna ilość FtsZ potrzebna do podziału komórki i że zależy to od szerokości. Myślę, że jest to rozsądne założenie, ale też uważam, że ogólne wyniki są dość oczywiste. Oznacza to, że nie jest jasne, czy model zapewnia znaczący postęp w naszym rozumieniu.,
Nasz model i analiza rozszerzają obecny stan zrozumienia na wiele sposobów:
– dostarczamy pierwszy biofizyczny model do kontroli proporcji u bakterii i identyfikacji pochodzenia molekularnego. Wspieramy nasz model przez pomiary dużej populacji (~5011 warunków wzrostu w E. coli, 50 różnych gatunków bakterii) i pomiary pojedynczych komórek w maszynie macierzystej (n~80,000). Dlaczego komórki E. coli utrzymują stały współczynnik proporcji zastanawiało od ponad pół wieku (Zaritsky, 1975; Zaritsky, 2015), bez wcześniejszego istniejącego modelu.,
– model homeostazy proporcji stanowi koncepcyjny skok w dziedzinie kontroli rozmiaru komórek bakteryjnych, pokazując, że dodana długość komórek przypominających pręciki jest sprzężona z ich średnicą. Poprzednie modele fenomenologiczne traktowały długość i średnicę komórek jako niezależne zmienne kontrolne (Taheri-Araghi et al., 2015, Harris and Theriot, 2016).
– – uważamy, że nie jest oczywiste, że komórki E. coli zachowują swoje proporcje pod wieloma zakłóceniami w Warunkach odżywczych, rybosomach, nadekspresji lub delecji białek (rysunek 1A)., Nasz model nie tylko identyfikuje, że utrzymanie proporcji wyłania się z zrównoważonej biosyntezy białek wzrostu i podziału (stała k/kP), ale także przewiduje, pod jakimi perturbacjami komórki mogą odbiegać od ich homeostatycznego współczynnika proporcji 4: 1 (Rysunek 4). Dostarczamy ilościowy, doświadczalnie testowany model do kontroli kształtu komórek, który wykracza poza regulację kinetyki FtsZ.,
To powiedziawszy, istnieje również mały problem z Modelem, w którym spodziewalibyśmy się, że szybkość wiązania FtsZ będzie zależeć od stosunku powierzchni do objętości (co okazuje się nie mieć znaczenia, ponieważ autorzy ostatecznie przyjmują założenia, że szybkość budowy pierścienia jest równa szybkości produkcji białka).
nie jest jasne, dlaczego szybkość wiązania FtsZ powinna zależeć od S / V. równania szybkości są formułowane w kategoriach ilości powierzchniowo związanego i cytoplazmatycznego FtsZ, a nie ich stężenia., Gdyby tylko równania szybkości były sformułowane w kategoriach stężenia cytoplazmatycznego (c) i białek związanych powierzchniowo (cr), to tempo wzrostu stężenia związanego powierzchniowo ftsz naturalnie zależałoby od S/V.
dcrdt=kcr+kbVSc-kdcr
Po Drugie, gdybyśmy mieli rozważyć zmiany szybkości wiązania FtsZ z S/V, nasze symulacje pokazują, że ma to znikomy wpływ na współczynnik proporcji. Dla komórek w kształcie pręta, S / V ~1 / w w pierwszym przybliżeniu, gdzie w to szerokość komórki. Ponieważ podczas jednego cyklu komórkowego szerokość nie zmienia się, S / V pozostaje w przybliżeniu stała (nowy rysunek 4—Rysunek uzupełnienie 1A)., Jeżeli szerokość bakterii zmienia się ze względu na zmiany warunków wzrostu, na ogólną szybkość wiązania może mieć wpływ (S/V), ponieważ powierzchnia pierścienia Z = δw ~δ/(S/V), gdzie δ jest boczną szerokością pierścienia FtsZ. Szerokość E. coli zmienia się w różnych warunkach wzrostu od około 0,5 do 1 µm (Taheri-Araghi et al., 2015), więc S / V może się zmienić o maksymalny współczynnik 2. Aby zaradzić skutkom zmian szybkości wiązania, zasymulowaliśmy nasz model dynamiczny, zmieniając stosunek kb / kd na 4 rząd wielkości., Na rysunku 4-Rysunek suplement 1B pokazuje zależność komórkowego współczynnika proporcji noworodka (n = 10000, podczas wzrostu w stanie stacjonarnym) od kb/kd. W limicie kb >>KD, współczynnik proporcji~4 zgodnie z oczekiwaniami. Jednak współczynnik 2 zmiany nawet dla przypadku linii granicznej kb / kd = 10, ma znikomy wpływ na współczynnik proporcji komórek.
jednak, jak zauważył recenzent, wskaźnik rekrutacji FtsZ do Z-ring (~10s, Soderstrom et al., Nat Commun 2018) jest znacznie szybszy niż tempo wzrostu., W rezultacie szybkość, z jaką pierścień jest zbudowany, zależy od szybkości produkcji FtsZ w cytoplazmie.
zauważ również, że w równaniu fordPrdt występuje literówka, która ma KD mnożące oba współczynniki.
poprawiliśmy literówkę w manuskrypcie i dziękujemy recenzentowi za zwrócenie na to uwagi.
Po drugie, i ważniejsze, jest to, że chociaż wyniki dobrze pasują do danych, istnieje wiele aspektów prezentacji, które wprowadzają w błąd. Tytuł twierdzi, że przedstawione tu wyniki / model są uniwersalne., Na rysunku 1g autorzy wybierają 7 bakterii, aby twierdzić, że skalowanie SA = 2 π v (2/3) jest wszechobecne wśród bakterii. Jak wspomniano, sugeruje to również, że współczynnik proporcji ~4 jest regułą dla bakterii w kształcie pręta. To nieprawda. Jako przykład, myxococcus xanthus ma proporcje około 7-8 i krętki mają proporcje ~30! Co ważniejsze, pojedyncze gatunki nie zawsze zachowują ten sam współczynnik proporcji. W B. subtilis współczynnik proporcji może się różnić od co najmniej 3,8 – 8 (patrz Ilkanaiv et al., 2017). W związku z tym model ten może mieć zastosowanie do E., coli (i ewentualnie kilka innych bakterii), ale nie jest uniwersalna.
przepraszamy za nieporozumienie, które mogło być spowodowane brakiem jasności w naszej prezentacji. W naszym pierwotnym twierdzeniu nie twierdziliśmy, że proporcje 4:1, lub równoważnie S = 2NV 2/3, są uniwersalne. Zamiast tego odkryliśmy ,że „uniwersalne” prawo skalowania S = yV2/3 jest zachowane wśród gatunków bakterii w kształcie prętów lub kokkoidów, co oznacza utrzymanie stałego współczynnika proporcji (rysunek 1a i E, zbiór danych Rozszerzony)., Jest rzeczywiście możliwe, aby różne bakterie miały różne wartości dla γ. Na przykład na rysunku 1E (poprzednio 1G) pokazujemy, że kokkoid S. aureus pod różnymi perturbacjami utrzymuje relację S = 4.92 v 2/3, co oznacza zachowanie tego samego współczynnika skalowania (2/3) przy zachowaniu innego współczynnika proporcji (1.38 +/- 0.18). Na tym samym rysunku (1E) pokazujemy teraz dane dla 48 różnych bakterii w kształcie prętów i 1 Archeea w kształcie prętów( H. vulcanii), z których wszystkie wyróżniają się krzywą S = 2nv2/3.,
ponadto, nasz model przewiduje również, jak współczynnik kształtu i szerokość komórki mogą być zmieniane przez zmianę (k/KP) i (k / β), co prowadzi do włókienkowych lub sferycznych komórek, w porozumieniu z dostępnymi danymi eksperymentalnymi. Na rysunku 4 (poprzednio Rysunek 2) pokazujemy, że nasz model rzeczywiście przewiduje podział proporcji 4: 1 W E. coli w ramach perturbacji FtsZ lub MreB.
jednak recenzent poczynił doskonałą uwagę, że długie komórki nitkowate, takie jak krętki, niekoniecznie zachowują swoje proporcje., Na rysunku 1E uwzględniamy teraz również dane dotyczące krętków, jako jeden z wyjątków od reguły S=yV2/3. Dlatego usunęliśmy termin „Uniwersalny” z tytułu i abstraktu naszego artykułu. Faktem jednak pozostaje, że E. coli niezwykle oszczędzają swoje proporcje w różnych perturbacjach wielkości obejmujących dwa rzędy wielkości (rysunek 1A), a także 50 innych typów komórek (rysunek 1E).
motywując się uwagami recenzentów 1 i 2, zamieszczamy teraz schemat na rysunku 1D, aby zilustrować oczekiwane relacje skalowania dla różnych kształtów bakterii., Komórki nitkowate (Helicobacter, Spiroplasma, Spirochetes, Myxobacter) prawdopodobnie podążają za związkiem SµV, podczas gdy komórki kokkoidalne lub pręcikowate podążają za prawem skalowania: SµV2 / 3.
recenzent #2:
w tym badaniu autorzy postanowili zbadać rozmiar i kształt szerokiej gamy komórek w kształcie pręcików, zbierając dane obrazowe od co najmniej siedmiu różnych gatunków i tysięcy do wszystkich warunków (genotyp x składniki odżywcze x antybiotyki)., We wszystkich tych warunkach autorzy znajdują proste prawo skalowania do stosunku powierzchni do objętości, a mianowicie skalowanie, które zachowuje współczynnik proporcji komórki w przybliżeniu 4: 1. Biorąc pod uwagę tę obserwację, budują prosty, mechanicznie inspirowany, ilościowy model wzrostu komórki. Korzystając z tego modelu, są w stanie dostroić trzy parametry (K, KP, β), aby dopasować zbiór genetycznych eksperymentów knockdown i antybiotykoterapii.,
zrozumienie, w jaki sposób homeostaza wielkości i kształtu komórek jest utrzymywana w całym królestwie bakterii jest bardzo interesującym i ważnym problemem i autorzy ci powinni być pochwaleni za popychanie społeczności do rozważenia, że mechanizmy te mogą być zachowane w szerokim zakresie filogenetycznym. Jednak biorąc pod uwagę obszerną literaturę już dostępną na temat homeostazy wielkości/kształtu komórek, a w szczególności przegląd wspomniany przez autorów przez Harrisa i Theriota, poprzeczka naukowa dla produktywnego zaangażowania w ten temat jest już dość wysoka., Duża część intelektualnej siły napędowej tej pracy wydaje się wynikać bezpośrednio z hipotezy Harrisa i Theriota, że ” podczas gdy wiele badań traktowało objętość jako parametr aktywnie kontrolowany w tym scenariuszu, nasze ostatnie prace sugerują, że jest to prawdopodobnie odwrotnie i że SA / V jest czynnie regulowaną zmienną, a rozmiar podąża za nią w razie potrzeby .”Obecna praca ma na celu rozszerzenie lub dostarczenie alternatyw dla modeli mechanistycznych przedstawionych w Harrisie i Theriocie, a także zintegrowanie dodatkowych danych z innymi gatunkami., Jednak biorąc pod uwagę, że idea SA / V scaling conservation nie jest nowa, odwołanie się do szerokiego grona odbiorców, takich jak eLife, wymagałoby eksperymentalnej walidacji ich modelu mechanistycznego.
oprócz podstawowych obaw dotyczących Nowości centralnej hipotezy i zasadności modelu mechanistycznego, autorzy mogą rozważyć kilka kwestii:
dziękujemy recenzentowi za podsumowanie kluczowych aspektów naszej pracy i uznanie znaczenia dziedziny badań. Poniżej przedstawiamy niektóre z najważniejszych uwag przedstawionych powyżej., „obszerna literatura już dostępna na temat homeostazy wielkości/kształtu komórek – – w ciągu ostatnich pięciu lat wykonano wiele pracy nad opracowaniem fenomenologicznych modeli do kontroli wielkości komórek. Fenomenologiczne modele homeostazy kształtu komórki bakteryjnej traktuje się jako kontrolę długości komórki oddzielnie od kontroli szerokości komórki u bakterii w kształcie prętów. Dostarczamy model molekularny, aby pokazać po raz pierwszy, że wymiary komórek bakteryjnych są sprzężone w celu zachowania proporcji, łącząc w ten sposób pole wielkości komórek i homeostazy kształtu.,
„Większość intelektualnej siły napędowej tej pracy wydaje się wynikać bezpośrednio z hipotezy Harrisa i Theriota” – Nasz model czerpie dowody z wielu ostatnich badań eksperymentalnych, kwestionując jednocześnie hipotezę Harrisa i Theriota (HT). Ważne jest, aby rozpoznać kluczowe rozróżnienia między tymi dwoma modelami. Model HT nie prowadzi do zachowania skalowania S-do-V lub proporcji obrazu, zamiast tego prowadzi do modelu kontroli szerokości komórki (Eq. 3)., Model HT wnioskuje, że stosunek S / V jest funkcją mediów wzrostu, tak że komórki osiągają nową wartość homeostatyczną S / V po perturbacjach w tempie wzrostu. Zamiast tego proponujemy znacznie silniejsze ograniczenie, że komórki zachowują zależność skalowania, S = µV 2/3 (μ stała) w różnych perturbacjach wzrostu (~5000 warunki) w ~50 różnych gatunków bakterii. Ponadto Model HT jest agnostyczny wobec mechanizmów molekularnych. Tutaj przedstawiamy jednoznacznego kandydata molekularnego (FtsZ) do kontroli kształtu bakterii, w porozumieniu z ekscytującymi nowymi dowodami z Si et al., 2019., Łącznie nasz model integruje model adder dla homeostazy wielkości komórek z regulacją stosunku S / V i FtsZ, zapewniając ramy integracyjne, które z powodzeniem przewidują kontrolę kształtu bakterii przy użyciu tylko trzech parametrów fizjologicznych.
„idea ochrony skalowania SA / V nie jest nowa” – nie znamy żadnych innych badań, które proponują zachowanie relacji skalowania S = µV 2/3 w warunkach wzrostu, ani nie dostarczają jej modelu., Inne wykazały tylko dowody na regulację stosunku powierzchni do objętości przez tempo wzrostu, co jest naturalną konsekwencją naszego modelu (rysunek 1C).
„odwołanie się do szerokiego grona odbiorców, takich jak eLife, wymagałoby eksperymentalnej walidacji ich mechanistycznego modelu” – nasz model jest mocno ugruntowany w danych eksperymentalnych (patrz rysunki 1-4), a my porównujemy nasze przewidywania modelu obszernie do danych eksperymentalnych, w całym rękopisie., Ponieważ nie jesteśmy laboratorium eksperymentalnym, zebraliśmy dane z wielu różnych laboratoriów, aby pokazać, że nasz model jest zgodny ze wszystkimi dostępnymi danymi o kształcie komórek w ~50 gatunkach bakterii i ~5000 warunkach wzrostu dla E. coli. Zdecydowanie czekamy na sugestie, aby przetestować nasz model dalej.,
główne punkty:
1) autorzy powinni jasno wyjaśnić, w jaki sposób ich mechanistyczny model kontrastuje z modelem skupionym na ścianie komórkowej zaproponowanym przez Harrisa i Theriota i powinni dążyć do zaproponowania eksperymentów z przewidywanymi wynikami, które odróżniałyby model centryczny peptydoglikanu od modelu centrycznego FtsZ. Jeśli dane już istnieją, aby wykluczyć jedną z nich, należy to wyraźnie przedstawić.,
zgadzamy się z recenzentem, że jaśniejsze omówienie kontrastu między naszym modelem a modelem Harrisa/Theriota powinno zostać sformułowane w manuskrypcie. W poprawionym manuskrypcie rozszerzyliśmy dyskusję, aby podkreślić kluczowe różnice między tymi dwoma modelami.
przede wszystkim porównanie jest takie, że Harris i Theriot proponują homeostatyczną regulację S/V w sposób zależny od tempa wzrostu. Natomiast proponujemy znacznie silniejsze ograniczenie geometryczne, że relacja skalowania S = µV 2/3 jest zachowana niezależnie od tempa wzrostu., Wynik ten nie jest jednak sprzeczny z modelem Harrisa/Theriota.
Po Drugie, Harris i Theriot zaproponowali model, w którym komórki dzielą się po nagromadzeniu w komórce progowej ilości nadmiaru materiału powierzchniowego, ΔA. Z tego modelu wynika, że ΔA = ΔV (β/K-2 / r) = stała, gdzie r jest promieniem przekroju komórki. To z kolei 1, co jest sprzeczne z danymi eksperymentalnymi (Rysunek 1).,
Po trzecie, możemy rzeczywiście zaproponować kilka testów eksperymentalnych dla naszego modelu, jak podkreślono w poprawionym manuskrypcie:
– Nasz model przewidywałby, że nadekspresja ftsz prowadzi do minicells, podczas gdy delecja FtsZ spowodowałaby wydłużone fenotypy (rysunek 4A). Prognozy te są zgodne z danymi z Potluri et al., 1999, oraz Zheng et al., 2016.
– oscylacje w ilości FtsZ doprowadziłyby do oscylacji wielkości komórek, w porozumieniu z nowymi danymi z Si et al., 2019.
– całkowita obfitość skal FtsZ o średnicy komórki, zgodnie z danymi Shi i in., 2017.,
– przewidujemy, że ftsz knockdown złamie zachowanie współczynnika kształtu, podczas gdy prekursory ściany komórkowej zmienią tempo wzrostu, ale nie zmienią współczynnika kształtu lub relacji skalowania S = µV 2/3. Rysunek 4-Rysunek suplement 1C pokazuje skalowanie powierzchni do objętości dla komórek E. coli leczonych Fosfomycyną, które celują w MurA (wpływając na biogenezę ściany komórkowej) i zubożenie FtsZ. Stwierdzamy, że komórki leczone Fosfomycyną zachowują skalowanie S~V2/3, podczas gdy zubożenie FtsZ łamie skalowanie S ~ V2/3., Jest to wyraźny kontrast między rolą prekursorów ściany komórkowej i FtsZ w kontroli kształtu komórki, co sugeruje, że sam model oparty na prekursorach ściany komórkowej nie jest wystarczający do uwzględnienia zmian kształtu.
jako jeden z takich przykładów autorzy pokazują, że strojenie jednego parametru (kp) jest zgodne z eksperymentalnym pojęciem zburzenia produkcji FtsZ. Nie pokazują jednak, czy istnieje porozumienie ilościowe między stopą produkcji FtsZ a kwotą, jakiej spodziewają się zmienić kp (40%).,
Nasz model przewiduje, że zmniejszenie szybkości produkcji FtsZ do 40% WT prowadzi do obserwowanego fenotypu w Zheng et al., 2016. Jest to zgodne ze zmniejszeniem względnego mRNA do ~ 40%, co odpowiada dodaniu 3 ng/ml aTc (rysunek 2b Zheng et al.). Komentujemy to w naszym rękopisie i dziękujemy recenzentowi za wskazanie tego.,
2) użycie „uniwersalnego” w tytule artykułu znacznie przewyższa szerokość gatunków objętych obserwacjami i prawo mocy opisujące dane, które obejmują mniej więcej jeden rząd wielkości. Podczas gdy autorzy zawierają duży zbiór danych, zbiór jest daleki od kompleksowego dla wszystkich dostępnych danych o rozmiarach/kształtach i autorzy nie wskazują wyraźnie, dlaczego ograniczyli się do danych, które zrobili., Szybkie wyszukiwanie literatury ujawnia anegdotyczne dowody wielkości bakterii, które są znacznie mniejsze niż mikron, takich jak Brevundimonas (PDA J Pharm Sci Technol. 2002 Marzec-Kwiecień; 56 (2): 99-108.) do prawie milimetrowej długości Epulopisu („J. Protozoal., 35(4), 1988, s. 565-569). Co prawda, publikacje te mogą nie posiadać tego samego rodzaju danych niezbędnych do zintegrowania ich bezpośrednio z ich modelem, ale w celu omówienia „uniwersalnego skalowania” autorzy powinni dążyć do pokrycia jak największej skali długości., Wybierając zestaw gatunków do włączenia w tym badaniu, wydaje się, że społeczność mikrobiologiczna mogła już wybrać współczynnik proporcji około 4:1 w swojej definicji bakterii w kształcie pręta. Na przykład komórki, które mają znacznie krótszy współczynnik kształtu, otrzymują termin jajowate lub lancetowate (Streptococcus pneumoniae) lub kuliste (Staphylococcus aureus tu zawarte), a te, które są znacznie dłuższe, nazywane są nitkowate (Sphaerotilus natans)., Co mylące, autorzy Ci nie obejmują gatunków, które tradycyjnie klasyfikowano jako komórki w kształcie pręcików o dłuższym współczynniku proporcji, takich jak (Helicobacter, Spiroplasma, krętki, Myxobacter).
adresujemy ten punkt w odpowiedzi do pierwszego recenzenta. Obaj recenzenci podnieśli istotny punkt, że długie komórki nitkowate, takie jak krętki, niekoniecznie zachowują swoje proporcje. Na rysunku 1E uwzględniamy teraz dostępne dane kształtu dla krętków, jako jeden z wyjątków od reguły S = yV 2/3., Dlatego usunęliśmy termin „Uniwersalny” z tytułu i abstraktu naszego artykułu. Faktem jednak pozostaje, że bakterie w kształcie pręta (E. coli) w sposób znaczący zachowują swoje proporcje w różnych perturbacjach wielkości obejmujących dwa rzędy wielkości (rysunek 1A).
na rysunku 1E rozszerzyliśmy teraz zbiór danych o dwa rzędy wielkości, włączając w to 49 różnych gatunków bakterii w kształcie pręta i 1 Archea w kształcie pręta. Wszystkie leżą na krzywej S = yV 2/3, potwierdzając nasze przewidywania. Ponadto rozszerzyliśmy również E., coli danych przez 30 więcej warunków wzrostu składników odżywczych (Gray et al.,2019), potwierdzając nasze wstępne stwierdzenie homeostazy proporcji.
jesteśmy wdzięczni recenzentowi za dostarczenie prac opisujących drastyczny zakres objętości bakterii w zakresie 2 rzędów wielkości. Bakterie, które uwzględniamy na rysunku 1E, to te, które są znane przy użyciu maszyny FtsZ podczas rozszczepienia binarnego. Ma to na celu zachowanie spójności z naszym modelem opartym na regulacjach FtsZ. Z tego powodu nie uwzględniliśmy Epulopiscium w naszej analizie., Nie uwzględniliśmy również Sphaerotilus natans w naszym wykresie, ponieważ nie mogliśmy znaleźć dla niego dobrych pomiarów kształtu. Zgodnie z uwagami recenzenta umieściliśmy teraz dłuższe komórki nitkowate na rysunku 1E. wprowadziliśmy również nowy rysunek na rysunku 1D pokazujący, jak długie komórki nitkowate, które utrzymują stałą szerokość, mają inne prawo skalowania S ~ V.
3) nie jestem całkowicie przekonany, że uniwersalne skalowanie ma zastosowanie w danych pojedynczej komórki (rysunek 1D)., Wykreślając dane pojedynczej komórki z różnych eksperymentów, zakres danych wydaje się umieścić większy priorytet na średnich. Jednak w ramach każdego warunku wydaje się być wyraźne odchylenia od „pojedynczego współczynnika proporcji”, zgodnego z autorskim modelem wzrostu pojedynczej komórki, że komórki rosną bez zmiany ich średnicy przed podziałem. Powinno to skutkować mniej więcej dwoma zmianami proporcji od urodzenia do podziału. Myślę, że do tego autorzy odnoszą się w czwartym akapicie wstępu, ale powinni omówić to pełniej.,
w naszym pierwotnym zgłoszeniu szczegółowo zbadaliśmy odchylenie od skalowania 2/3 w danych z pojedynczych komórek (Rysunek 2-Dodatek rysunek 1A—B). Główną przyczyną odchylenia od 2/3 skalowania są duże wahania długości noworodka dla danej szerokości bakterii. Korzystając z naszego modelu, możemy ilościowo wyjaśnić odchylenie od uniwersalnego skalowania poprzez włączenie eksperymentalnie zmierzonych fluktuacji szerokości i długości komórek, w porozumieniu z danymi eksperymentalnymi., Teraz staraliśmy się wyjaśnić to lepiej w rękopisie i w dodatkowym podpisie rysunku.
4) w ogóle nie rozumiem rysunku 2B. W szczególności binning danych, które udało mi się znaleźć w Taheri-Araghi et al., 2015, jest zależna od wielkości komórek przy urodzeniu, a nie od indywidualnego tempa wzrostu komórek. Co więcej, autorzy nie opisują, jak idą z danych w Taheri-Araghi et al., 2015, Do danych na rysunku 2B, ale może być tak, że uzyskali surowe dane Od autorów i przeprowadzili nowy rodzaj analizy., Jeśli tak, należy dołączyć opis tego procesu.
Laboratorium Suckjoon Jun dostarczyło nam surowe dane dotyczące szerokości i długości pojedynczych komórek w różnych warunkach wzrostu. Ponownie przeanalizowaliśmy dane, przeprowadziliśmy niezbędne binning i analizę. Jasno to określiliśmy w załączniku I w podpisie każdego rysunku.
5) Nie wiem, dlaczego dane MreB i FtsZ knockdown z Si et al. jest ujęty w zbiorczych danych rysunek 1A, ale dane MreB i ftsz knockdown z Zheng et al., jest traktowany jako zupełnie oddzielny eksperyment. Jeśli podejście stosowane w tych dwóch badaniach było inne, pomocne może być wyjaśnienie, dlaczego niektóre dane są zawarte w jednym miejscu, a inne nie.
dla spójności, teraz wykreślamy dane MreB i FtsZ knockdown z Si et al. na rysunku 4B. dane knockdown z Si et al. obejmuje niewielki zakres dynamiczny, więc trudno wyodrębnić wyraźny trend z samych tych danych. Prawdopodobnie wynika to z faktu, że komórki w tych eksperymentach knockdown były hodowane w mediach powolnego wzrostu (glukoza mops + 6 a. a. , przy szybkości wzrostu ~0.,75 h-1) i małe perturbacje, podczas gdy dane z Zheng et al. które pokazują drastyczne zmiany kształtu komórek (rysunek 4B) są uzyskane z eksperymentów na bogatych mediach ( RDM + glukoza, o szybkości wzrostu 1,6 h-1) i dużych perturbacjach. Trend w Si i wsp. wydaje się być zgodne z tymi w Zheng et al.
https://doi.org/10.7554/eLife.47033.015
Dodaj komentarz