Открыт новый механизм деления бактерий
Большинство палочковидных бактерий делятся надвое посередине после репликации и сегрегации ДНК к противоположным концам клетки. Этот процесс требует точной координации, которую обеспечивают две системы: нуклеоидная окклюзия (защищает генетический материал от деления) и система «мини-клеток» (определяет место деления посередине).
Однако некоторые патогенные бактерии, например Mycobacterium tuberculosis, не используют эти механизмы. Учёные из EPFL впервые применили комбинацию оптической и атомно-силовой микроскопии для наблюдения за делением таких бактерий и обнаружили, что они используют волнообразный паттерн вдоль своей длины для маркировки будущих мест деления. Результаты опубликованы в Nature Microbiology.
Методология
Исследование проводилось на непатогенном родственнике туберкулёзной палочки — Mycobacterium smegmatis. Учёные объединили:
- Оптическую микроскопию с флуоресцентными метками.
- Атомно-силовую микроскопию для получения высокодетальных изображений поверхности клетки.
Этот эксперимент стал самым продолжительным непрерывным наблюдением за растущими клетками с помощью атомно-силовой микроскопии.
Ключевое открытие
В ходе долгосрочной съёмки учёные обнаружили, что бактерии формируют волнистые «ложбины» (troughs) по всей длине. Эти морфологические ориентиры на поверхности соответствуют будущим местам деления.
Характеристики волн:
Средняя длина волны: ~1.8 мкм
Амплитуда: ~100 нм (слишком мала для обнаружения обычными микроскопами)
Наследование паттерна
После деления материнской клетки дочерние клетки наследуют её волнообразный паттерн. Деление происходит в центральной ложбине унаследованной волны.
Ложбины могут формироваться за три поколения до их использования в качестве места деления. Это самый ранний из известных маркеров будущих сайтов деления у бактерий.
Значение и перспективы
Открытие объясняет, как бактерии без классических систем координации деления контролируют этот процесс. Поскольку к этой категории относятся многие патогены, понимание механизма открывает новые пути для борьбы с ними.
Дальнейшие исследования будут направлены на выявление молекулярных механизмов, ответственных за:
- Формирование и распространение волнообразных ложбин.
- Рекрутинг аппарата клеточного деления к этим сайтам.