Как микробы «ощупывают» окружающий мир

Понимание того, как бактерии формируют сообщества на поверхностях, включая биоплёнки, имеет важное значение для медицины и промышленности. Клетки используют тактильные сенсоры для обнаружения поверхностей и преобразуют чувство осязания в биохимические сигналы для колонизации.

Доктор Пушкар Леле исследует, как бактерии ощущают своё механическое окружение — этот процесс называется механосенсингом — что запускает внутриклеточную сигнализацию и ведёт к колонизации поверхности.

«Бактерии постоянно ощущают механические сигналы в окружающей среде, чтобы найти подходящие условия для образования многоклеточных биоплёнок, — объясняет Леле. — Мы пытаемся определить, как функционируют сенсорные белки, известные как механосенсоры».

Исследование механосенсинга сопоставимо с объяснением работы скрытого ключа в рояле, который при нажатии запускает целую симфонию. Учёные из лаборатории Леле пытаются объяснить механизмы на крошечных масштабах бактерии.

Работа требует сверхточных инструментов, так как клетки примерно в 100 раз меньше ширины человеческого волоса, а механосенсоры — в 100 раз меньше самой клетки. Эту задачу помог решить новый микроскоп, приобретённый на дополнительные средства.

Один из изучаемых механосенсоров расположен в тонких жгутиках (flagella), которые обеспечивают движение бактерии. Цель группы — определить, как функционирует этот механосенсор, известный как флагеллярный статор. Эти статоры выполняют двойную функцию: обеспечивают подвижность жгутиков и обнаруживают механические сигналы.

Механосенсинг запускает последующие сигнальные пути, участвующие в формировании биоплёнок, генетической компетентности и патогенезе, хотя лежащие в основе механизмы ещё не до конца понятны. Эти функции подробно описаны в последнем обзоре Леле, опубликованном в Biomolecules.

Понимание бактериального механосенсинга важно по нескольким причинам:

• Для здоровья: бактерии играют жизненно важную роль в нашем организме. Понимание того, как они колонизируют ткани, может помочь нам лучше понять и улучшить здоровье кишечника.
• Для промышленности: бактериальные сообщества могут засорять трубы и мембраны, повреждать оборудование и приводить к значительным финансовым потерям, оцениваемым в миллиарды долларов.

Исследования группы могут привести к идентификации новых молекулярных мишеней для предотвращения нежелательного биообрастания промышленных поверхностей.

«Мы не обязательно пытаемся создать новые пробиотики или средства против биообрастания, — говорит Леле. — Но, понимая принципы механосенсинга, мы закладываем основу для будущих применений в этих и смежных областях».