Антибиотикорезистентную синегнойную палочку (Pseudomonas aeruginosa) ВОЗ называет одной из главных бактериальных угроз современности. Особенно опасной ее делает способность к передвижению. Ученые из Оксфорда и Лозанны рассмотрели «волоски», с помощью которых палочка прикрепляется к поверхности и перемещается по ней. Оказалось, что это движение не хаотическое, а целенаправленное — почти так же, как у животных.
Pseudomonas aeruginosa
© Janice Haney Carr
У бактерий нет конечностей, зато есть множество выростов и «волосков» на поверхности клетки, с помощью которых они могут, например, передвигаться. Самый известный — жгутик, полимерная нить, которую приводит в движение белковый мотор, заякоренный в мембране клетки. Вращаясь по или против часовой стрелки, жгутик толкает (если расположен сзади) или тянет (если находится спереди) бактерию вперед.
Кроме жгутиков, бактерии отрастили себе пили — более тонкие белковые нити, с помощью которых они могут прикрепиться к соседу или к субстрату. Известно, что особый тип этих нитей — пили IV типа — обеспечивают бактерии «дерганую походку», то есть передвижение скачками. Однако почему возникают скачки и зачем это нужно клетке, было не вполне ясно.
Исследователи из Лозанны и Оксфорда работают с бактерией Pseudomonas aeruginosa, которую мы знаем как синегнойную палочку. Она родом из почвы, может быть патогенна для человека, но главное — устойчива к антибиотикам последнего поколения. Поэтому в списке ВОЗ, где перечислены микробы, против которых нужно в ближайшее время найти оружие, она попала в группу «критично». Возможно, если мы научимся блокировать передвижение этой бактерии, это станет одним из способов с ней бороться.
В новом номере Nature Microbiology ученые подробно описали процесс перемещения синегнойной палочки. Для этого они использовали технологию микроскопии при помощи интерферометрического рассеивания (interferometric scattering microscopy, iSCAT) — метод микроскопии, который сравнивает рассеивание света фоном с рассеиванием света объектом. Раньше его применяли для того, чтобы разглядеть нити актина, с помощью которых движутся клетки эукариот, и исследователи предположили, что для отдельных пилей он тоже подойдет.
При детальном рассмотрении оказалось, что у большинства бактерий один такой пиль. Под микроскопом он может выглядеть как равномерная темная линия (если плоско лежит на поверхности), как наполовину темная, наполовину светлая линия (если вытянут в сторону поверхности) или как полосатая линия (если ни к чему не прикреплен, а просто болтается).
(А) Пиль лежит на поверхности, (В) пиль зацепился за поверхность и натянулся, (С) пиль болтается
© Lorenzo Tala et al. / biorXiv / CC BY-NC-ND 4.0
Понаблюдав за движением пилей бактерий, ученые записали алгоритм их действий.
- Пиль удлиняется и наклоняется поочередно в разные стороны, ощупывая пространство.
- Пиль натыкается на субстрат, цепляется за него и вытягивается в ровную линию.
- Запускается мотор, который сокращает пиль и подтягивает клетку вперед. Мотор в данном случае — это внутриклеточный белковый комплекс, который тратит энергию, чтобы расщепить часть пиля на составляющие и затащить их внутрь клетки.
- Запускается еще один мотор, который усиливает движение (особенно по жестким субстратам).
- Укороченный пиль отсоединяется, цикл замыкается.
Последовательность событий в ходе целенаправленного движения синегнойной палочкиLaura Persat
Таким образом, синегнойная палочка продемонстировала способность к целенаправленному движению. Если раньше ее перемещение в пространстве считалось хаотичным, теперь удалось показать, что она выбирает траекторию в зависимости от того, с какой стороны есть поверхность. При этом каким-то образом координирует «ощущение субстрата» (вероятно, в ее клетке есть какой-то сенсор механического напряжения) и направление движения — подобно тому, как это делают животные.
Источник: chrdk.ru
