Как бактерии контролируют свою "походку"
Исследователи из EPFL разработали метод микроскопии, позволивший впервые напрямую наблюдать, как бактерии используют пили для передвижения. Это открытие раскрывает механизм, удивительно похожий на координацию движений у высших организмов.
Проблема визуализации
Бактериальные поверхности покрыты белковыми филаментами (пилями), которые играют ключевую роль в подвижности, адгезии и патогенности. Однако из-за их нанометровых размеров (типа IV пили) динамику этих структур в живых клетках наблюдать было крайне сложно.
Новый метод
Ученые применили интерферометрическую рассеивающую микроскопию (iSCAT), чтобы визуализировать пили у живой бактерии Pseudomonas aeruginosa — оппортунистического патогена, занимающего первое место в списке ВОЗ по устойчивости к антибиотикам. Метод позволил наблюдать филаменты без химических меток, с высоким разрешением и в 3D.
Механизм "ходьбы"
Анализ с помощью iSCAT выявил три ключевых события, ведущих к эффективному перемещению бактерии по поверхности:
- Контакт и активация: Соприкосновение кончика пили с поверхностью активирует молекулярный мотор, запускающий его втягивание.
- Усиление сцепления: Втягивание усиливает прикрепление пили к поверхности, увеличивая смещение клетки.
- Силовое смещение: Второй, более мощный мотор обеспечивает смещение бактерии при высоком трении.
Сходство с высшими организмами
Последовательность событий показывает, что пили действуют как сенсоры. Бактерия использует осязание, чтобы координировать работу молекулярных моторов, создавая циклы выдвижения и втягивания пили — паттерн "ходьбы".
"Так же, как центральная нервная система человека обрабатывает механосенсорные сигналы для последовательного задействования мышц и походки, бактерии используют чувство касания для последовательного включения молекулярных моторов", — поясняет Лоренцо Тала.
Исследование, опубликованное в Nature Microbiology, открывает новые возможности для борьбы с патогенами, чья вирулентность механически активируется через "дергающуюся подвижность" (twitching motility).