Бактерии используют нано-арбалеты для ответных атак
Некоторые бактерии используют крошечные "арбалеты" (системы секреции VI типа, T6SS), чтобы дать отпор атакам конкурентов. Исследователи из Базельского университета смоделировали атаки, прокалывая бактерии ультраострым зондом. Они выяснили, что бактерии собирают свое нанооружие в ответ на повреждение клеточной оболочки и быстро наносят ответный удар с высокой точностью.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Бактерии реагируют на повреждение клеточной оболочки
Исследовательская группа профессора Марека Баслера из Биоцентра Базельского университета много лет изучает T6SS у разных видов бактерий.
"Мы знали, что Pseudomonas aeruginosa использует свою T6SS для ответного удара при атаке, — объясняет Баслер. — Но мы не знали, что именно запускает сборку нано-арбалета: контакт с соседями, токсичные молекулы или просто повреждение клетки?"
В сотрудничестве с Родериком Лимом, Арговия-профессором нанобиологии, ученые продемонстрировали: Pseudomonas aeruginosa реагирует на разрывы внешней мембраны, вызванные механической силой, например, проколом острым зондом.
Прокол бактериальной оболочки крошечной "иглой"
Лаборатория Родерика Лима имеет большой опыт в технологии атомно-силовой микроскопии (АСМ).
"С помощью АСМ мы смогли сымитировать бактериальную T6SS-атаку, — говорит Митчелл Брюдерлин, аспирант Школы докторантуры SNI и первый автор исследования. — С помощью иглоподобного ультраострого зонда АСМ мы можем касаться поверхности бактерии и, постепенно увеличивая давление, контролируемо прокалывать внешнюю и внутреннюю мембраны".
В сочетании с флуоресцентной микроскопией исследователи обнаружили, что бактерии реагируют на повреждение внешней мембраны.
"В течение десяти секунд бактерии собирают свою T6SS, часто неоднократно, в месте повреждения и наносят ответный удар с точностью до нанометра, — добавляет Баслер. — Наша работа ясно показывает, что нарушение целостности внешней мембраны необходимо и достаточно для запуска сборки T6SS".
Новое понимание механизмов защиты бактерий
Главной сложностью для исследователей были размер и форма бактерий.
"До сих пор мы использовали АСМ только для изучения эукариотических клеток, включая человеческие, — объясняет Лим. — Но бактерии Pseudomonas более чем в десять раз меньше человеческих клеток, поэтому было сложно прокалывать их в определенном месте".
В микробной экосистеме выживание — это стратегия, и Pseudomonas aeruginosa определенно овладела искусством защиты.
"Целевой и быстрый ответ на локальные атаки минимизирует ошибочные выстрелы и оптимизирует соотношение затрат и выгод", — говорит Баслер.
Эта умная тактика дает Pseudomonas преимущество в выживании, позволяя нейтрализовать атакующих и процветать в разнообразных и часто сложных условиях.