Новый метод химической визуализации позволяет "подслушать" коммуникацию живых микробных колоний

Ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) и трех университетов разработали метод, позволяющий анализировать, как микробные колонии общаются друг с другом в реальном времени. Микробы обмениваются сигналами, выделяя простые и сложные молекулы — метаболиты.

Суть метода

Метод сочетает наноспрей-десорбционную электроспрейную ионизационную масс-спектрометрию (nanoDESI) с новым биоинформатическим подходом — молекулярным сетевым анализом. NanoDESI использует два тонких стеклянных капилляра: один доставляет крошечную каплю растворителя к живой колонии, а второй забирает жидкость с растворенными метаболитами для анализа в масс-спектрометре.

Ключевое преимущество

Раньше процесс отбора проб уничтожал колонию, что позволяло получить лишь один "снимок" метаболитов. Новая технология позволяет многократно отбирать пробы из одной и той же живой колонии, получая временную шкалу производства и использования метаболитов.

Обработка данных

Данные масс-спектрометрии, содержащие информацию о тысячах молекул и их фрагментов, анализируются с помощью молекулярного сетевого анализа. Этот метод группирует молекулы в семейства на основе общих структурных характеристик, выявленных по паттернам фрагментации, что раскрывает детали коммуникации в микробных сообществах.

Области применения

• Биоремедиация: Изучение того, как бактерии Shewanella oneidensis делают подвижный уран неподвижным.
• Биотопливо: Анализ метаболического обмена между фотосинтезирующими бактериями.
• Здравоохранение: Определение реакции клеток мозга на никотин и другие токсины.

Как отметила химик PNNL доктор Джулия Ласкин, этот инструмент открывает возможности для открытий в самых разных областях — от производства биотоплива и биоремедиации до здравоохранения и обороны.