Микробиологическая загадка того, как одна бактерия может вторгаться в другую и расти внутри нее, не разрушая при этом другую бактерию, была раскрыта учеными из Университета Ноттингема и Университета Индианы в США.
Ученые из Ноттингема исследуют инвазивные хищные бактерии Bdellovibrio bacteriovorus в качестве потенциального терапевтического средства для уничтожения устойчивых к антибиотикам патогенных бактерий. Ученые из Индианы исследуют, из чего состоят структуры бактериальных клеток и как они построены. Для этого они разработали и использовали флуоресцентные D-аминокислоты (FDAA) - окрашенные заменители природных веществ, содержащихся в бактериальных клеточных стенках. Это было объединено с микроскопией сверхвысокого разрешения для получения большого эффекта в новой статье, опубликованной в Nature Microbiology.
Команды объединили усилия и обнаружили, что вторгшаяся бактерия Bdellovibrio образует крошечный усиленный молекулярный «иллюминатор» в стенке бактерии-хозяина, протискивается через него и затем запечатывает его изнутри. Этот процесс подобен вырезанию и сварке иллюминатора на корабле, но на молекулярном уровне.
Профессор Лиз Сокетт из Ноттингемского университета сказала: «Вторгшиеся бактерии в 100 миллионов раз короче, чем корабль, подобный Queen Mary 2, а вторгшиеся бактерии в 500 миллионов раз уже. Материалы, используемые для сварки это, конечно, не металлы, а натуральные D-аминокислоты, зеркальные формы L-аминокислот, которые содержатся в белках продуктов питания и нашего тела.
"Мы обнаружили второй процесс, при котором вторгшиеся бактерии эффективно "оштукатуривают" внутреннюю часть бактерии, в которую они вторгаются, снова используя D-аминокислоты. Это делает внутреннюю часть бактерии более укрепленным домом для Bdellovibrio. жить внутри. Это важно, так как в предыдущей статье было показано, что стенки зараженных бактерий изначально округляются и ослабевают в начале процесса вторжения».
Эркин Куру, в то время аспирант, предложил Лиз во время визита с лекцией в Индиану использовать цветные FDAA для обозначения двух разных бактерий, атакованных хищниками. Добавление нового цвета сразу после начала вторжения и позже, когда оно прогрессировало, заменило используемые натуральные аминокислоты и пролило новый свет на то, как работает хищничество.
FDAA показало, что происходит на каждом этапе, и дало команде «момент озарения», когда они увидели, что хищные бактерии образуют «иллюминатор» с центральной порой, окруженной укрепляющим кольцом, содержащим D-аминокислоты. Bdellovibrio протискивается через эту пору и заполняет ее большим количеством материала, содержащего D-аминокислоты, чтобы проникшие бактерии не лопнули, и все содержимое их внутренних клеток могло быть съедено хищниками, не просачиваясь наружу.
По мере того, как это происходит, хищные бактерии продолжают добавлять больше FDAA по всей стенке вторгшейся бактерии, а не только на кольце иллюминатора. В экспериментальных условиях бактерии-хищники «нарисовали» этот окрашенный FDAA, скорее, как «фреску» молекулярного масштаба, на стенках вторгшейся бактерии в процессе, который укрепляет стенку вторгшейся бактерии, чтобы она не разрушилась до того, как хищник успеет. съел питательные вещества внутри. Доктор Кэри Ламберт из Ноттингема присоединился к проекту и смог найти некоторые из «инструментов», которые наносят фрески - это группа ферментов, которые до недавнего времени были мало изучены..
Профессор Сокетт заключает: «Удивительно видеть это в действии в таком маленьком масштабе, а также полезном. Знание большего количества механизмов, используемых вторгшимися хищными бактериями, может помочь разработать новые способы уничтожения патогенов. Теперь, когда процессы инвазии определены, должно быть возможно собрать все инструменты, необходимые для проникновения и поглощения патогенных бактерий без высвобождения большого количества их патогенного клеточного материала путем их разрыва».