Биологи обнаружили дополнительный защитный слой у бактериальных спор

Бактериальные споры, самые устойчивые организмы на Земле, имеют ранее не обнаруженный дополнительный защитный слой. К такому выводу пришла группа микробиологов в исследовании, опубликованном в журнале Current Biology. Эти данные помогают понять, почему споры бактерий, вызывающих ботулизм, столбняк и сибирскую язву, выживают при попытках их уничтожения.

Исследование провели учёные из Центра геномики и системной биологии Нью-Йоркского университета, Медицинского центра Университета Лойолы (Иллинойс) и Департамента молекулярной биологии Принстонского университета.

Изучение структуры спор

Учёные исследовали споры непатогенной бактерии Bacillus subtilis, часто встречающейся в почве. Несмотря на отсутствие патогенности, споры B. subtilis имеют многие структурные особенности, схожие со спорообразующими патогенами. В работе изучались белки, из которых состоят защитные слои спор. Известно, что эти слои формируют около 70 различных белков, но механизм их взаимодействия оставался малоизученным.

Экспериментальный подход

Для анализа формирования оболочки исследователи сравнили нормальные споры и мутантные, у которых удалили гены определённых белков оболочки. Это позволило определить, какие белки необходимы для её формирования, а какие — нет.

Чтобы наблюдать за поведением белков в живых клетках, гены, кодирующие белки оболочки спор, сшили с маркером — зелёным флуоресцентным белком (GFP). Эта процедура позволила отследить, как белки локализуются для формирования защитной оболочки.

Обнаружение нового слоя

Комбинация экспериментов с флуоресцентной микроскопией и высокоточного анализа изображений позволила преодолеть теоретическое ограничение световой микроскопии, точно определить локализацию белков оболочки и построить её карту. Эти эксперименты указали на существование нового, самого внешнего слоя оболочки споры. Его наличие затем подтвердили с помощью электронной микроскопии.

Исследователи назвали этот слой, расположенный на внешней поверхности спор, «споровой коркой» (spore crust). Хотя это ещё не подтверждено, возможно, что споровая корка является общей чертой всех спорообразующих бактерий, включая возбудителей ботулизма, столбняка и сибирской язвы.