Исследователи из Бингемтонского университета штата Нью-Йорк обнаружили уникальный способ, с помощью которого грамотрицательные бактерии доставляют токсины, от которых мы заболеваем. Понимание этого механизма может помочь разработать более эффективные способы блокирования и, в конечном итоге, контроля над этими токсинами.
Ассистент профессора Синь Юн и аспирант Ао Ли с факультета машиностроения вместе с доцентом Джеффри В. Шерцером с факультета биологических наук опубликовали свои выводы в Journal of Biological Chemistry.
В исследовании изучалось, как бактерии общаются посредством транспортировки небольших молекул. Йонг и Шерцер объяснили, что коммуникационные молекулы стимулируют образование везикул внешней мембраны. Эти небольшие пакеты затем отпочковываются от поверхности бактерии и содержат высококонцентрированные токсины.
Первоначально предполагалось, что коммуникационная молекула индуцирует образование везикул, контролируя экспрессию генов, но на самом деле это не так.
Йонг и Шерцер решили вместе поработать над моделью, чтобы лучше понять, как коммуникационная молекула внедряется в мембрану бактерий, чтобы физически стимулировать выработку этих средств доставки токсинов.
«На таком уровне трудно увидеть молекулярные детали, - объясняет Шерцер. «Но благодаря опыту доктора Йонга мы смогли построить вычислительную модель, которая помогла нам понять, что на самом деле происходит между отдельными молекулами».
Модель Йонга позволила им рассмотреть детали молекулы и понять, как она взаимодействует с мембраной за очень короткое время.
«Наше самое важное открытие заключается в том, что коммуникационная молекула должна проникать в мембрану очень специфическим образом», - сказал Шерцер. «Он складывается как книга, а затем расширяется, как только входит в мембрану».
Шертцер и Йонг объяснили, что коммуникационная молекула имеет как головку, так и хвост, которые, как известно, являются гибкими, но они не ожидали такого рода изменений. В будущем они надеются проверить, что изменится во взаимодействии, если убрать хвост или изменить голову.
Хотя исследование может показаться довольно специфичным, оно имеет некоторые более широкие последствия для всех грамотрицательных бактерий.
«Вероятно, все грамотрицательные бактерии имеют схожие типы коммуникационных молекул. Мы сосредоточились на молекуле PQS [Pseudomonas Quinolone Signal] Pseudomonas aeruginosa, потому что она была обнаружена первой и лучше всего изучена», - сказал Йонг.«Другие грамотрицательные виды, такие как кишечная палочка, могут передавать свои собственные коммуникационные молекулы аналогичным образом».
Узнавание большего о том, как грамотрицательные бактерии взаимодействуют друг с другом, может помочь исследователям лучше понять многовидовые взаимодействия и то, как в конечном итоге контролировать эти типы инфекций высокого риска.
«Это исследование стало свидетельством того, насколько полезной может быть междисциплинарная работа», - сказал Шерцер. «Мы достигли предела того, что можно было сделать экспериментально, и нуждались в модели доктора Йонга, чтобы разработать обоснование того, как молекула взаимодействует с мембраной. Самое главное, эта работа породила множество новых вопросов, которые мы сейчас продолжаем решать. исследовать."