Учёные раскрывают удивительные «компартменты» в бактериях
Бактерии — крошечные и в некоторых случаях смертоносные одноклеточные организмы — гораздо сложнее, чем принято считать.
Обзорная статья учёных из Института биомедицинских открытий Монаша (BDI), опубликованная в высокорейтинговом журнале Nature Reviews Microbiology, проливает свет на органеллы — внутренние компартменты бактериальных клеток, которые обеспечивают функции, необходимые для их выживания и роста.
Профессор Тревор Литгоу и доцент Крис Грининг, эксперты в области клеточной биологии и физиологии бактерий, были приглашены для обзора мировой научной литературы, чтобы обобщить последние знания об органеллах.
«Долгое время существовала непреложная истина, что бактерии — это просто мешок с ферментами, простейший тип клеток, — сказал профессор Литгоу. — Новые достижения в наномасштабной визуализации показали, что внутренние компартменты — органеллы — делают их очень сложными».
Криоэлектронная микроскопия и микроскопия сверхвысокого разрешения позволили учёным понять работу бактериальных органелл, диаметр которых обычно в 10 000 раз меньше булавочной головки. BDI находится на переднем крае в Австралии по внедрению и развитию этих технологий.
«Было очень полезно провести этот научный обзор и продемонстрировать широкий спектр работ, доказывающих сложность бактериальных клеток», — отметил профессор Литгоу.
Органеллы позволяют бактериям делать удивительные вещи. Они помогают им фотосинтезировать в условиях слабого освещения, расщеплять токсичные соединения (например, ракетное топливо) или даже ориентироваться относительно магнитного поля Земли, выстраивая магнитные частицы железа. Некоторые бактерии используют газ, собранный в органеллах, для контроля плавучести, чтобы подниматься или погружаться глубже в воду, получая оптимальный доступ к свету и питательным веществам для роста и деления.
Изучение и понимание сложности бактериальных клеток важно не только для научного знания, но и для биотехнологических применений, а также для решения глобальных проблем здоровья человека.
«Органеллы позволяют многим бактериям выполнять полезные для нас функции, от поддержания базовых экосистемных процессов до обеспечения всевозможных биотехнологических достижений. Но некоторые патогены используют органеллы для вызывания болезней, — сказал доцент Грининг. — Например, смертельный патоген, вызывающий туберкулёз, извлекает жирные молекулы из нашего организма и запасает их в органеллах в качестве энергетических резервов. Это помогает патогену сохраняться годами в наших лёгких, затрудняет лечение и повышает вероятность развития лекарственной устойчивости».
Борьба с лекарственно-устойчивыми инфекциями — ключевая проблема XXI века для человечества, заявил профессор Литгоу. «В эпоху COVID-19 смертность от вирусных инфекций ужасает, но прогнозы показывают, что к 2050 году не менее 22 000 австралийцев (и 10 миллионов человек во всём мире) будут ежегодно умирать от инфекций, вызванных устойчивыми к лекарствам бактериями».