Twarzą w twarz z bakterią. Najostrzejsze w historii zdjęcia mikrobów
Brytyjscy uczeni zrobili najwyraźniejsze zdjęcia żywych bakterii, jakie kiedykolwiek wykonano. Dzięki nim naukowcy mogą nauczyć się lepiej zwalczać chorobotwórcze mikroorganizmy.
partner merytoryczny
Takich zdjęć dotąd nie wykonał nikt. Brytyjscy uczeni wykorzystali niezwykle mocne mikroskopy, by przyjrzeć się z bliska temu, jak wygląda "skóra" bakterii. Rezultatem są obrazy, które pokazują w niespotykanych dotąd detalach strukturę pokrywającą powierzchnię mikroorganizmów. Fotografie opublikowano właśnie w magazynie "Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA".
Badaczami kierowało jednak coś więcej, niż tylko ciekawość. Bakterie gram-ujemne, takie jak te, które były przedmiotem badania, mają zewnętrzne błony, które doskonale chronią je przed zagrożeniami. To dla nich doskonała wiadomość, dużo gorsza dla nas, bo do tych zagrożeń zaliczają się także leki, czy ataki ludzkiego układu odpornościowego. Do bakterii gram-ujemnych zaliczają się groźne mikroorganizmy takie, jak Salmonella, E.coli, A. baumannii czy P. aeruginosa.
"Zewnętrzna błona stanowi potężną barierę dla antybiotyków i jest ważnym czynnikiem uodparniającym bakterie zakaźne na leczenie. Pozostaje jednak stosunkowo niejasne, w jaki sposób ta bariera jest zbudowana, dlatego zdecydowaliśmy się zbadać ją tak szczegółowo" - wyjaśnia biofizyk z University College London Bart Hoogenboom. "Badając żywe bakterie, możemy zobaczyć, jak białka błony tworzą sieć, która obejmuje całą powierzchnię bakterii, pozostawiając małe luki, które nie zawierają białka. Sugeruje to, że bariera może nie być tak samo trudna do przełamania lub rozciągnięcia na całej bakterii, ale może mieć silniejsze i słabsze punkty, które mogą być również celem antybiotyków".
Aby znaleźć luki w "pancerzu" bakterii, międzynarodowy zespół, w skład którego wchodzili uczeni z University College London, King’s College London, Uniwersytetu Oksfordzkiego i Uniwersytetu Princeton wykorzystali mikroskop sił atomowych. Urządzenie działa, przesuwając nad skanowaną powierzchnią igłę, która bada jej powierzchnię, analizując oddziaływania międzyatomowe. Ten "dotyk" pozwala potencjalnie uzyskać rozdzielczość sięgającą pojedynczych atomów.
Zespół odkrył, że ochronna błona zewnętrzna bakterii zawiera gęste sieci bloków budulcowych białek, przeplatane polami, które wydają się białek nie zawierać. Zamiast tego te łaty są wzbogacone w cząsteczki z łańcuchami cukrowymi (glikolipidami), które utrzymują szczelność błony zewnętrznej. Ta struktura umożliwia bakterii wchłanianie składników odżywczych, zapobiegając wnikaniu do niej toksyn.
"Podręcznikowy obraz zewnętrznej błony bakteryjnej pokazuje białka rozmieszczone w błonie w nieuporządkowany sposób, wymieszane z innymi elementami budulcowymi. Nasze obrazy pokazują, że tak nie jest. Łaty lipidowe są oddzielone od bogatych w białka sieci, podobnie jak olej oddziela się od wody" - wyjaśnia Georgina Benn, biochemiczka z UCL, która kierowała badaniem. "Ten nowy sposób patrzenia na błonę zewnętrzną oznacza, że możemy teraz zacząć sprawdzać, jakie znaczenie ma ten porządek dla funkcji błony, jej integralności i odporności na antybiotyki".
Zespół spekuluje również, że odkrycia mogą pomóc wyjaśnić to, w jaki sposób bakterie, mimo ochronnej powłoki, potrafią rosnąć w aż tak szybkim tempie. W sprzyjających warunkach pospolita bakteria E. coli podwaja swoją wielkość, a następnie dzieli się w ciągu 20 minut.
