掠奪性細菌設(shè)計舷窗并在有害細菌中涂上壁畫
諾丁漢大學和印第安納大學的科學家們已經(jīng)闡明了一種微生物學的神秘面紗,即一種細菌如何侵入另一種細菌并在其中生長而不會立即破壞其他細菌。
諾丁漢的科學家正在研究侵入性捕食性細菌Bdellovibrio bacteriovorus作為殺滅抗生素抗性致病菌的潛在治療藥物。印第安納州的科學家正在研究細菌細胞結(jié)構(gòu)是由什么構(gòu)成的以及它們是如何構(gòu)建的。為此,他們開發(fā)并使用了熒光D氨基酸(FDAAs) - 用于細菌細胞壁中發(fā)現(xiàn)的天然物質(zhì)的有色替代品。這與超分辨率顯微鏡相結(jié)合,在今天發(fā)表在“自然微生物學”雜志上的一篇新論文中發(fā)揮了重要作用。
這些團隊聯(lián)合起來發(fā)現(xiàn)入侵的Bdellovibrio細菌在宿主細菌的壁上形成一個微小的增強分子“舷窗”,通過它擠壓然后從內(nèi)部密封起來。這個過程就像在船上切割和焊接舷窗,但是在分子尺度上。
諾丁漢大學的Liz Sockett教授說:“被侵入的細菌比像瑪麗皇后2號的船只短1億倍,入侵的細菌要窄5億倍。用于焊接的材料不是金屬的當然,它們是天然的D-氨基酸。這些是食物和我們身體蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的'L'氨基酸的鏡像形式。
“我們發(fā)現(xiàn)了第二個過程,其中入侵的細菌有效地'膏化'它們正在入侵的細菌內(nèi)部,再次使用D氨基酸。這使得細菌內(nèi)部成為Bdellovibrio生活在內(nèi)部的更加強化的家。重要的是,之前的一篇論文表明入侵的細菌壁在入侵過程中最初被圍起來并且在早期被削弱。
當時的博士生Erkin Kuru在訪問印第安納州時向Liz建議她使用有色的FDAA標記這兩種不同的細菌作為掠食者的攻擊。添加一種新的顏色,就像入侵一樣,隨著它的進展,取代了所使用的天然氨基酸,并在掠食如何發(fā)揮作用的基礎(chǔ)上發(fā)出了新的彩色光。
FDAA展示了每個階段發(fā)生的事情,當他們看到捕食性細菌形成一個中心孔被包含D氨基酸的加強環(huán)包圍的“舷窗”時,給團隊一個“尤里卡時刻”。Bdellovibrio擠過這個孔并用更多含D-氨基酸的物質(zhì)填充它,這樣入侵的細菌就不會破裂,它們的所有內(nèi)部細胞內(nèi)容都可以被掠食者私下吃掉,而不會泄漏到外面。
隨著這種情況的發(fā)生,捕食性細菌繼續(xù)在入侵細菌的壁上添加更多的FDAA,而不僅僅是在舷窗環(huán)上。在實驗條件下,捕食性細菌“涂上”這種有色的FDAA,就像一個分子尺度的“壁畫”,在侵入細菌的壁上加強了入侵細菌的壁,因此它不會在捕食者面前坍塌吃了里面的營養(yǎng)成分。來自諾丁漢的Carey Lambert博士加入了這個項目,并且能夠找到一些應用壁畫的“工具” - 這些是直到最近才研究過的一組酶。
Sockett教授總結(jié)道:“看到這一點在極小的范圍內(nèi)發(fā)揮作用并且非常有用是值得注意的。了解更多關(guān)于入侵的捕食性細菌所使用的機制可以幫助設(shè)計殺死病原體的新方法?,F(xiàn)在已經(jīng)定義了入侵過程它應該有可能收集入侵和消耗致病細菌所需的所有工具,而不會釋放大量的致病細胞物質(zhì)。“
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