Новое объяснение выживаемости бактериальных спор
Бактериальные споры — чрезвычайно устойчивая форма выживания бактерий — представляют проблему для здравоохранения и пищевой промышленности и долгое время оставались загадкой для науки. Теперь исследователи из Швеции и США совершили прорыв в понимании молекулярных характеристик спор, что в перспективе может привести к новым методам стерилизации.
Почему споры так устойчивы?
Спорообразующие бактерии (например, вызывающие столбняк, сибирскую язву, ботулизм) в форме спор могут выживать сотни лет, перенося засуху, экстремальные температуры, радиацию и токсины. Традиционно для их уничтожения в медицине и пищевой промышленности используют высокие температуры, что дорого и ухудшает качество продуктов.
Ключевые открытия, сделанные с помощью уникального метода магнитной релаксационной дисперсии, разработанного в Лундском университете:
- Состояние воды в спорах — вода в ядре споры почти так же подвижна, как в обычных бактериях, а не находится в твёрдом стеклообразном состоянии, как считалось ранее.
- Неподвижность белков — белки в ядре споры обездвижены, что предотвращает их денатурацию и спутывание при нагреве до 150 °C.
- Барьерная функция мембраны — внутренняя мембрана ядра споры пропускает воду как минимум в 100 раз медленнее, чем мембрана бактериальной клетки, защищая ДНК от токсинов.
Значение открытия
По мнению авторов, теплоустойчивость и «отключение» клеточных функций спор связаны с низким содержанием воды в ядре, при котором критически важные ферменты не работают, а не с переходом воды в стеклообразное состояние.
Исследование также затрагивает фундаментальный научный спор о свойствах воды внутри клеток. Полученные данные подтверждают, что среда внутри живой клетки может существенно отличаться от условий в пробирке, что важно для понимания работы белков и разработки новых лекарств.
Источник: E P Sunde, P Setlow, L Hederstedt & B Halle, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, vol. 106, pp. 19334–19339.