Sự hấp thụ và tổng hợp các chất hòa hợp như một phản ứng căng thẳng của vi sinh vật với môi trường có độ thẩm thấu cao

Tất cả các vi sinh vật đều có áp suất nhu động dương, và việc duy trì áp lực hướng ra ngoài này là cần thiết vì nó thường được coi là động lực cho sự mở rộng của tế bào. Sự tiếp xúc của vi sinh vật với những môi trường có độ thẩm thấu cao kích thích dòng chảy nhanh chóng của nước trong tế bào theo gradient thẩm thấu ra ngoài tế bào, do đó gây ra sự giảm áp suất nhu động và sự mất nước của bào tương. Để chống lại sự thiếu hụt nước này, vi sinh vật tăng cường lượng chất tan nội bào của chúng bằng cách tích lũy một lượng lớn các hợp chất hữu cơ hòa hợp, được gọi là các chất hòa hợp. Những chất bảo vệ thẩm thấu này rất phù hợp với sinh lý của tế bào và bao gồm một số chất hạn chế, trong đó có disacarit trehalose, axit amin proline và hợp chất trimethylammonium glycine betaine. Việc tích lũy các chất hòa hợp trong tế bào như một chiến lược thích nghi với môi trường có độ thẩm thấu cao là một đặc điểm phát triển được bảo tồn trong quá trình tiến hoá ở Bacteria, Archaea và Eukarya. Hơn nữa, bản chất của các osmolyte được tích lũy trong điều kiện căng thẳng nước được duy trì qua các vương quốc, phản ánh những ràng buộc cơ bản về loại chất tan tương thích với chức năng của đại phân tử và tế bào. Nói chung, các chất hòa hợp có thể được vi sinh vật tích lũy thông qua việc hấp thụ và tổng hợp. Tại đây, chúng tôi tóm tắt các cơ chế phân tử của việc tích lũy các chất hòa hợp ở Escherichia coli và Bacillus subtilis, các sinh vật mô hình cho nhánh vi khuẩn gram âm và gram dương.