Ученым десятилетиями известно, что некоторые бактерии производят маленькие сферические версии самих себя. Хотя им не хватает основных материалов для воспроизведения или функционирования как нормальные клетки, в последнее время интерес к таким «мини-клеткам» резко возрос из-за их способности использовать наноразмерные инструменты для доставки лекарств и вакцин в клетки-мишени и ткани.
Тем не менее, естественная роль миниклеток, которые выпячиваются, как распускающиеся воздушные шары, на концах бактерий, остается загадкой. Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые продемонстрировали, что миниклетки играют ключевую роль в самосохранении бактерий.
Опубликовав свои результаты в журнале mSphere, исследователи обнаружили, что бактерии E. coli выделяют поврежденные белки, связанные внутри миниклеток - процесс, мало чем отличающийся от запуска капсулы с космического корабля - в качестве механизма выживания.
«Удивительно, что даже бактерии выносят свой мусор», - сказала Камилла Ранг, научный сотрудник отдела биологических наук лаборатории профессора Линь Чао и первый автор статьи. «Мы показали, что миниклетки могут быть полезны для бактерий и помогают им избежать смерти, выбрасывая поврежденные белки».
Чтобы изучить связь между миниклетками и здоровьем бактериальных клеток, исследователи пометили и отследили белки с помощью флуоресцентных маркеров. Находясь под воздействием антибиотиков, таких как стрептомицин, исследователи использовали методы микроскопии, чтобы проследить поврежденные белки в бактериях E. coli до полюсов (конечных точек), затем упаковать внутри миниклетки и, наконец, отправить из бактерий..
«Преимущество, которое миниклетки обеспечивают в присутствии стрептомицина, позволяет предположить, что они могут также играть роль в оказании помощи бактериальным клеткам в сопротивлении, выживании или сохранении при воздействии антибиотиков», - отмечают исследователи в статье.
Новые результаты помогают исследователям, которые недавно использовали миниклетки в качестве молекулярных систем доставки лекарств при таких заболеваниях, как рак, получить представление о механизмах. При таком лечении миниклетки загружаются посредством диффузии терапевтическими препаратами, метятся антителами против рака-мишени и вводятся в систему крови. Новые результаты помогают описать, как естественные маршруты в миниклетках могут быть использованы для упаковки лекарств.
Доклад посвящен памяти заслуженного профессора Уильяма Лумиса, профессора Калифорнийского университета в Сан-Диего с 50-летним стажем, который внес критический вклад в направление исследовательского проекта. Он скончался в 2016 году. Соавторами статьи являются Одри Проэнка из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Кристен Бютц, Чао Ши и Лин Чао.