Не так просто, как думали: как бактерии формируют мембранные везикулы

Исследователи из Университета Цукубы обнаружили новый механизм образования мембранных везикул, которые бактерии используют для общения или защиты от антибиотиков. Изучая бактерии, содержащие миколовую кислоту (MCB), к которым относится и возбудитель туберкулеза, ученые показали, что факторы окружающей среды определяют путь формирования этих везикул. Наблюдения были последовательными для различных MCB. Это исследование важно для разработки вакцин и новых методов терапии.

Бактерии способны формировать мембранные везикулы для коммуникации и защиты от антибиотиков. В новом исследовании ученые открыли новый механизм их образования у бактерий, содержащих миколовую кислоту — особой группы с уникальным типом клеточной мембраны.

Мембранные везикулы могут содержать различные биомолекулы, например ДНК, которую можно передавать между бактериями, наделяя клетки новыми свойствами. Также везикулы являются важным инструментом защиты от антибиотиков и бактериофагов. В то время как предыдущие работы в основном изучали биогенез везикул у грамотрицательных и грамположительных бактерий, механизм их образования у MCB (например, Mycobacteria tuberculosis) оставался неизвестным.

Исследователи изучили, как условия окружающей среды влияют на формирование везикул. Они подвергли бактерию Corynebacterium glutamicum (MCB) двум типам стресса: повреждению ДНК и стрессу оболочки (нарушению синтеза клеточной стенки или мембраны).

С помощью электронной микроскопии, суперразрешающей визуализации живых клеток и биохимических методов ученые обнаружили:

• При повреждении ДНК MCB формировали везикулы с более разнообразной морфологией, чем в нормальных условиях.
• Повреждение ДНК индуцировало образование везикул преимущественно через гибель клеток.
• Воздействие на бактерии стрессом оболочки (пенициллин или дефицит биотина) приводило к образованию везикул через отпочковывание мембраны (blebbing).

Эти различные пути образования мембранных везикул были схожи и у других MCB, что показывает, как сложная клеточная структура этой группы определяет типы формируемых везикул.

Полученные данные дают представление о механизмах, с помощью которых одноклеточные организмы формируют различные типы мембранных везикул, и могут быть полезны для разработки новых терапевтических средств или вакцин.