Jelaskan Quorum Sensing dari Aliivibrio fischeri

Salah satu sistem utama yang mengontrol bioluminesensi melalui regulasi operon lux adalah quorum sensing, sebuah sistem yang lestari di banyak spesies mikroba yang mengatur ekspresi gen sebagai respons terhadap jumlah populasi/konsentrasi bakteri tertentu. Quorum sensing akan berfungsi dengan adanya produksi suatu <i>autoinducer</i>, yang biasanya merupakan suatu molekul organik kecil, yang dihasilkan oleh setiap sel individu. Saat populasi sel meningkat, maka ingkat autoinduser juga akan meningkat, dan protein spesifik yang meregulasi transkripsi gen akan mengikat senyawa autoinduser ini dan mengubah ekspresi gen tersebut. Sistem ini yang akan memungkinkan sel mikroba untuk "berkomunikasi" satu sama lain dan mengontrol perilaku seperti aktivitas luminesensi, yang membutuhkan sel dalam jumlah besar untuk menghasilkannya.

Pada A. fischeri sendiri, terdapat dua sistem quorum sensing yang utama, yang masing-masing merespons pada lingkungan yang sedikit berbeda. Sistem yang pertama biasanya disebut sebagai sistem lux, karena sistem ini dikodekan di dalam operon lux, dan menggunakan autoinducer 3OC6-HSL. Protein LuxI akan mensintesis sinyal ini (30C7-HSL), yang kemudian akan dilepaskan dari sel. Kemudian sinyal tersebut akan berikatan dengan protein LuxR, yang meregulasi ekspresi dari banyak gen yang berbeda, tetapi paling dikenal dalam aktivitasnya meningkatkan regulasi gen yang terlibat dalam bioluminesensi. Sistem yang kedua, biasanya disebut sebagai sistem ain, karena menggunakan senyawa autoinducer berupa C8-HSL, yang diproduksi oleh protein AinS. Sama dengan sistem lux, senyawa autoinducer C8-HSL dapat meningkatkan aktivasi LuxR. Selain itu, C8-HSL dapat mengikat regulator transkripsi lain, yaitu LitR, yang dapat memberikan sistem quorum sensing pada ain dan lux yang sedikit berbeda (khususnya target genetik yang berbeda).

Target genetik yang berbeda dari sistem ain dan lux sangat penting bagi mikroba, dikarenakan kedua sistem ini merespons lingkungan seluler yang berbeda, sehingga dapat menyesuaikan dengan lingkungan yang tersedua. Sistem ain mengatur transkripsi sebagai respons terhadap lingkungan dengan kepadatan sel yang rendah, yang akan berakibat pada tingkat produksi luminesensi yang lebih rendah dan juga bahkan mengatur proses metabolisme seperti sakelar asetat . Di sisi lain, sistem quorum sensing lux terjadi sebagai respons terhadap kepadatan sel yang tinggi, yang berakibat pada tingkat produksi luminesensi yang lebih tinggi, serta juga mengatur transkripsi gen lain, seperti QsrP, RibB, dan AcfA. Kedua sistem quorum sensing tersebut penting untuk kolonisasi cumi-cumi dan dalam meregulasi berbagai faktor kolonisasi di dalam bakteri tersebut.