Ученые совершили важный прорыв в нашем понимании того, как бактерии передвигаются и осуществляют генетический обмен, что потенциально может привести к разработке новых противомикробных препаратов.
Группа исследователей из Института живых систем Эксетерского университета и Франкфуртского университета сделала важное открытие, касающееся структуры длинных филаментов - волосоподобных придатков, называемых пили типа IV, обнаруженных на поверхности бактерий.
Пили типа IV, как известно, играют важную роль в том, как бактерии размножаются и образуют биопленки посредством движения, генетического обмена, адгезии и общения с другими клетками.
Генетический обмен происходит, когда клетки поглощают ДНК - молекулу, которая кодирует генетический код организма - из окружающей среды.
Перенос ДНК играет жизненно важную роль в способности бактерий становиться устойчивыми к лечению. Например, есть гены устойчивости к антибиотикам, которые становятся общими и делают лечение бесполезным.
В этом новом исследовании ученые обнаружили, что бактерия Thermus thermophilus может продуцировать два типа пили IV типа - один специализированный для движения, а другой - для генетического обмена.
Новаторское исследование может позволить ученым воздействовать на две функции независимо друг от друга, например, путем разработки новых лекарств, которые мешают бактериям двигаться или становиться устойчивыми к антибиотикам.
Исследование опубликовано в ведущем журнале Nature Communications в среду, 6 мая 2020 года.
Доктор Вики Голд, старший преподаватель Университета Эксетера и ведущий автор статьи, сказала: «Теперь будет важно выяснить, является ли это явление универсальным принципом, происходящим у других бактерий, экспрессирующих пили типа IV. проложит путь к разработке противомикробных препаратов, нацеленных на определенный механизм».
Пили типа IV - это выпячивания на поверхности бактериальной клетки, состоящие из тысяч копий одного белка.
В новом исследовании исследователи использовали криоэлектронную микроскопию для определения структур обоих пилей типа IV с беспрецедентной точностью. Этот метод позволил исследователям собрать огромное количество подробных изображений структур в разных ориентациях, чтобы создать детальное трехмерное изображение.
Открытие того, что один из пилей состоит из ранее неизвестного белка, означает, что ученые могут нацеливаться на различные функции, чтобы определить, что важно для микробной пролиферации и генетического обмена.
В результате они могут проводить эксперименты, чтобы увидеть, насколько хорошо бактерии размножаются или захватывают ДНК, когда искусственно препятствуют формированию определенного типа ворсинок.
Александр Нойхаус, первый автор исследования, а также из Университета Эксетера, сказал: «Было бы интересно узнать, как именно два пили выполняют свои разные функции и как бактерии контролируют их производство. Знание этих механизмы могут привести к новым стратегиям борьбы с бактериальной инфекцией».
Исследование проводилось в сотрудничестве с лабораторией профессора Беаты Аверхофф (Франкфуртский университет) и финансируется BBSRC.