Хотя у бактерий нет органов чувств в классическом понимании, они по-прежнему являются мастерами восприятия окружающей среды. Исследовательская группа из Университета Базеля в биоцентре обнаружила, что бактерии не только реагируют на химические сигналы, но и обладают осязанием. В своей недавней публикации в Science исследователи демонстрируют, как бактерии распознают поверхности и реагируют на этот механический раздражитель в течение нескольких секунд. Этот механизм также используется патогенами для колонизации и атаки своих клеток-хозяев.
Будь то через слизистую оболочку или слизистую оболочку кишечника, различные ткани и поверхности нашего тела являются входными воротами для бактериальных патогенов. Первые несколько секунд - момент прикосновения - часто имеют решающее значение для успешного заражения. Некоторые патогены используют механическую стимуляцию в качестве триггера, чтобы вызвать свою вирулентность и приобрести способность повреждать ткани хозяина. Исследовательская группа под руководством профессора Урса Дженала из Биоцентра Базельского университета недавно обнаружила, как бактерии чувствуют, что они находятся на поверхности, и что именно происходит в эти решающие первые несколько секунд.
Исследования сосредоточены только на химических сигналах
За последние десятилетия исследования достигли огромного прогресса в изучении того, как бактерии воспринимают и обрабатывают химические сигналы. «Однако у нас мало знаний о том, как бактерии считывают механические раздражители и как они меняют свое поведение в ответ на эти сигналы», - говорит Дженал. «Используя непатогенный каулобактерий в качестве модели, наша группа впервые смогла показать, что у бактерий есть «осязание». Этот механизм помогает им распознавать поверхности и индуцировать выработку собственного моментального клея клетки."
Как бактерии распознают поверхности и прикрепляются к ним
Swimming Caulobacter бактерии имеют вращающийся двигатель в своей клеточной оболочке с длинным выступом, жгутиком. Вращение жгутика позволяет бактериям передвигаться в жидкостях. К большому удивлению исследователей, ротор также используется в качестве механочувствительного органа. Вращение двигателя приводится в действие потоком протонов в клетку через ионные каналы. Когда плавающие клетки соприкасаются с поверхностями, мотор нарушается и поток протонов прерывается.
Исследователи предполагают, что это сигнал, который запускает реакцию: бактериальная клетка теперь усиливает синтез вторичного мессенджера, который, в свою очередь, стимулирует выработку адгезина, прочно закрепляющего бактерии на поверхности внутри клетки. несколько секунд. «Это впечатляющий пример того, как быстро и специфически бактерии могут менять свое поведение при столкновении с поверхностями», - говорит Дженал.
Лучшее понимание инфекционных заболеваний
«Несмотря на то, что Caulobacter - безвредная бактерия из окружающей среды, наши результаты очень важны для понимания инфекционных заболеваний. То, что мы обнаружили в Caulobacter, также применимо к важным патогенам человека», - говорит Дженал. Чтобы лучше контролировать и лечить инфекции, необходимо лучше понимать процессы, которые происходят в течение первых нескольких секунд после контакта с поверхностью.