Visualização interativa do quorum sensing bacteriano: equação de Hill, dinâmica de autoindutores, transição de fase e ativação gênica cooperativa
O quorum sensing é um mecanismo de comunicação celular pelo qual bactérias coordenam a expressão gênica com base na densidade populacional. Elas produzem moléculas sinalizadoras autoindutoras (AI). Quando a concentração de AI atinge um limiar crítico, ativa a transcrição de genes-alvo — bioluminescência, fatores de virulência ou biofilmes. A resposta segue a equação de Hill: G([AI]) = [AI]^n / (K_d^n + [AI]^n).
A dinâmica do autoindutor: d[AI]/dt = α·N − β·[AI] + γ·G([AI]), onde α é a taxa de produção, β a degradação, N a população e γ a realimentação positiva. A realimentação positiva cria biestabilidade. A nitidez do interruptor depende do coeficiente de Hill n: n > 1 dá resposta sigmoide; n = 1 resposta hiperbólica.
Vibrio fischeri produz bioluminescência em simbiose com o polvo bobtail havaiano. Pseudomonas aeruginosa ativa fatores de virulência em alta densidade. Terapias anti-quorum sensing (quorum quenching) são alternativas promissoras aos antibióticos tradicionais.
Comece com V. fischeri para um interruptor abrupto. Pressione Executar para observar o crescimento colonial e ativação gênica. P. aeruginosa tem um interruptor ainda mais abrupto (n=5). S. pneumoniae é mais gradual (n=2). Ajuste o coeficiente de Hill para controlar a transição de fase.