Това може да са най-подробните близки изображения на живи бактерии, правени до момента

(Бен и др./UCL)

Винаги има още за изследване и разбиране. Това е вярно, ако отдалечите мащаба към далечните краища на Вселената или ако увеличите мащаба на малки организми. В науката на колкото повече въпроси отговаряте, толкова повече откривате, че трябва да бъдат зададени.

И така, изследователите са отнесли своите мощни микроскопи към защитната „кожа“ на бактериите, надниквайки в дълбините на това как е организирана тази мембрана, разкривайки повече подробности от всякога.

Грам-отрицателни бактерии като Ешерихия коли имат външни мембрани да държи вътрешностите им на място и да ги предпазва от шума и суетата на бактериалния живот. Тези мембрани имат невероятна колекция от инструменти, включително протеини от външната мембрана и токсини като липополизахариди шипове на повърхността.

Но след като разберете това, възникват още въпроси – как се съчетава цялата тази приказност? Какво е съотношението на 'шипове' към мембрана в цялата бактерия? Тук идва новото изследване.

„Външната мембрана е страхотна бариера срещу антибиотиците и е важен фактор за превръщането на инфекциозните бактерии в резистентни към медицинско лечение. Въпреки това остава сравнително неясно как се сглобява тази бариера, поради което избрахме да я проучим толкова подробно. обясни биофизикът и старши автор на Университетския колеж в Лондон Барт Хугенбум.

„Изучавайки живи бактерии от молекулярен до клетъчен мащаб, можем да видим как мембранните протеини образуват мрежа, която обхваща цялата повърхност на бактериите, оставяйки малки празнини за петна, които не съдържат протеин.“

Изследователите са използвали атомно-силов микроскоп за тази задача, която е микроскоп, който непрекъснато пробива повърхността на мембраната, за да определи как изглежда формата. Това е малко като четене на брайл, освен с лазери вместо върховете на пръстите.

След това екипът създаде прекрасно изображение на бактериалната мембрана - което те наричат ​​най-резките изображения на живи бактерии някога - показващо плътността на протеините на външната мембрана по повърхността.

Микроскопско сканиране с атомна сила, показващо външната мембрана. (Бен и др., PNAS, 2021 г.)

Както можете да видите на изображението по-горе, има много малки дупки по повърхността. Това са бета варелни протеини, наречени порини, които образуват тунели през мембраната на бактериите, за да позволят на молекулите да дифундират. Междувременно малките участъци от гладката повърхност са липополизахаридите, които могат да се разширяват, докато клетката расте.

„Ние заключаваме, че външната мембрана е мозайка от фазово разделени богати на липополизахариди и богати на протеини участъци на външната мембрана, чието поддържане е от съществено значение за целостта на мембраната и следователно за начина на живот на една грам-отрицателна бактерия, ' екипът пише в новия вестник.

Разбира се, учените не се взират E. coli с огромни микроскопи само за забавление, колкото и хубаво да е това. Има основателни причини да се нуждаем от това ниво на подробно разбиране.

„Снимката от учебника на бактериалната външна мембрана показва протеини, разпределени върху мембраната по неподреден начин, добре смесени с други градивни елементи на мембраната. Нашите изображения показват, че това не е така, но че липидните петна са отделени от богати на протеини мрежи, точно както маслото се отделя от водата, в някои случаи образувайки пукнатини в бронята на бактериите. обяснява първият автор и биохимик от UCL Джорджина Бен.

„Този ​​нов начин за разглеждане на външната мембрана означава, че вече можем да започнем да изследваме дали и как такъв ред има значение за мембранната функция, целостта и резистентността към антибиотици.“

Екипът ще проучи как можем да използваме това ново знание, за да надхитрим антимикробната резистентност при грам-отрицателни бактерии като E. coli .

Като звездите или черни дупки в далечни галактики, след като откриете нещо, винаги има още въпроси, на които да отговорите.

Изследването е публикувано в PNAS .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.