Новый метод микроскопии показывает динамическую жесткость мембраны E. coli
Исследователи из Национальных институтов естественных наук (NINS) и Университета Нагои разработали новый метод — высокоскоростное in-line картирование сил (HS-iFM). Он позволяет получать динамические измерения механических свойств с разрешением и скоростью, необходимыми для изучения живых биологических образцов.
Метод был применен для исследования бактерии Escherichia coli в беспрецедентных деталях. Результаты опубликованы 29 января в журнале Science Advances.
Ключевые наблюдения
- Жесткость при делении: Во время деления клетки наблюдалось усиление механической жесткости в месте деления. Ученые предполагают, что это связано с локальным натяжением мембраны и утолщением клеточной стенки.
- Мембранные мостики: В процессе деления между дочерними клетками формировались видимые мембранные мостики, которые растягивались и в итоге разрывались. Средняя продолжительность этого процесса составила 242 с ± 99 с.
- Слабое место и разрыв: Был зафиксирован разрыв слабого места диаметром менее 100 нм в делящейся клетке, что привело к ее депрессуризации и гибели. Интересно, что разрыв вызвал депрессуризацию обеих дочерних клеток, что указывает на их неполное внутреннее разделение.
- Динамические поры: Метод позволил наблюдать видимые поры в мембране, которые закрывались, снова формировались и диффундировали по мембране. Диаметр пор составил 34.7 нм ± 11.8 нм, что значительно больше известных белковых комплексов (~8 нм). Ученые предполагают, что эти структуры могут быть связаны с образованием везикул внешней мембраны.
Перспективы метода
HS-iFM открывает большие возможности для изучения различных биологических образцов. В будущем исследователи планируют использовать его для анализа динамического воздействия внешних стимулов (например, антибиотиков) на наномеханические свойства мембран живых бактерий, а также для изучения временных наномеханических свойств полимеров. В идеале команда надеется увеличить скорость и разрешение метода для визуализации свойств отдельных белков.