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      銅綠假單胞菌  細菌幸存者的分子工具
      
			
      
				2019-01-12 11:06:42
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      細菌銅綠假單胞菌可以在不同的環(huán)境中茁壯成長，如肺部潮濕，溫暖的組織，以及辦公室墻壁干燥，營養(yǎng)缺乏的表面。這種適應性使其在醫(yī)療保健方面存在問題 - 在囊性纖維化，癌癥，HIV和其他免疫受損病癥的情況下引起感染 - 但也使其成為研究的迷人主題。假單胞菌如何在如此多的環(huán)境中存活?我們可以用這些知識來控制它嗎?
      

      銅綠假單胞菌  細菌幸存者的分子工具
      

      在國家科學基金會提供的三年60萬美元資助的支持下，倫斯勒理工學院(RPI)研究員Blanca Barquera正在解決這一問題，探索在其眾多棲息地保護假單胞菌的生化機制。該項目建立在Barquera 運輸?shù)鞍踪|的經(jīng)驗基礎上，細胞膜上的分子作為細胞內部和外部世界之間的守門者。
      

      “這些生物能夠在各種各樣的食物供應，鹽含量，溫度，酸/堿水平和氧氣水平的條件下生活。我們不得不問 - 他們怎么能這樣做?” Barquera說，他是生物科學副教授，也是生物技術和跨學科研究中心的成員。“為了使生物體在如此多的不同環(huán)境中生存，細胞內部必須仍然是生命生物化學的好客場所，無論外面發(fā)生什么。并且膜中有蛋白質負責這一點。”
      

      在她的實驗室中，Barquera試圖了解這些蛋白質的機制 - 填充細胞膜的酶 - 并確定蛋白質所起的作用，以及它們在細胞生理學中產生的離子梯度。她的工作為細菌的運作方式提供了基本的見解，無論是有益還是有害。
      

      Barquera的研究實現(xiàn)了新理工學院的愿景，這是一種新興的高等教育范式，它認識到全球挑戰(zhàn)和機遇是如此復雜，即使是最有才能的人才也無法解決。Rensselaer作為合作的十字路口 - 與跨學科，行業(yè)和地理區(qū)域的合作伙伴合作，應對全球挑戰(zhàn) - 并解決從能源安全和可持續(xù)發(fā)展到生物技術和人類健康等世界上一些最緊迫的技術挑戰(zhàn)。新理工學院在研究，創(chuàng)新教學和倫斯勒學生的生活影響方面具有變革性。
      

      運輸?shù)鞍讟嫵杉毎铜h(huán)境之間的活性界面，其中最重要的蛋白質是那些將離子 - 具有凈正電荷或負電荷的原子或分子 - 輸入和輸出細胞的蛋白質，Barquera說。離子轉運蛋白在細胞內保持有利的離子濃度，也是能量產生的核心。帶正電的氫離子和鈉離子(稱為陽離子)的運輸產生梯度，為多種細胞過程提供能量，例如細胞運動性，營養(yǎng)物質的輸入和對細胞有毒的化學物質的擠出。
      

      在目前的項目“控制細菌適應中的Na +和H +轉運”中，研究人員將試圖了解通過細胞膜移動氫和鈉陽離子的轉運蛋白如何允許假單胞菌將其代謝調節(jié)到不同的環(huán)境條件。
      

      Barquera將研究幾種轉運蛋白，包括NQR，它將鈉從細胞內部移到外部; NUO，將質子從內部移動到細胞外部; 和鈉/質子反向移植物，它們交換離子以維持細胞內恒定的pH和離子濃度。
      

      “在實驗室中，我們可以一次消除一種蛋白質，看看生物體會發(fā)生什么。如果你去掉與鹽交換相關的蛋白質，它們如何生存?它們能活嗎?它們將如何補償?” 巴克拉說。“為了評估這一點，我們可以衡量他們的活動并找出他們的功能。這是一系列實驗，你可以通過多種組合來觀察結果并了解有機體。”
      

      在先前對假單胞菌的研究中，Barquera展示了在高人口密度下細菌分泌的信號分子如何導致呼吸鏈分解，殺死一些人群并在幸存者中引發(fā)抗生素抗性生物膜的產生。她的工作不同于在試管中分離蛋白質以確定蛋白質的機制，以了解蛋白質在細胞中的更大作用，包括其與其他蛋白質和途徑的相互作用。
      

      除了應用于細菌生態(tài)學之外，這些知識對于生物技術的許多領域都很重要 - 例如廢物修復，代謝工程以及天然和人工產品的細菌生產 - 適應新條件非常重要。
      
			

			
        
      
			
      
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