Некоторые бактерии используют крошечные "копейки", чтобы защищаться от атак конкурентов. Исследователи из Базельского университета имитировали атаки, тыкая в бактерии сверхтонким наконечником. Используя этот метод, они обнаружили, что бактерии собирают своё нанооружие в ответ на повреждение клеточной оболочки и быстро наносят ответный удар с высокой точностью. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. В мире микробов мирное сосуществование идёт рука об руку с ожесточённой конкуренцией за питательные вещества и пространство. Некоторые бактерии вытесняют конкурентов и защищаются от нападающих, впрыскивая в них смертельный коктейль с помощью крошечных нанопистолетов, известных как системы секреции VI типа (T6SS).

Бактерии реагируют на повреждение клеточной оболочки

Исследовательская группа под руководством профессора Марека Баслера из Биоцентра Базельского университета уже много лет изучает T6SS различных видов бактерий.

Мы знали, что Pseudomonas aeruginosa использует свой T6SS, чтобы дать отпор при нападении. Но мы не знали, что именно запускает сборку нано-копья: контакт с соседями, токсичные молекулы или просто повреждение клетки?

Марек Баслер, профессор

В тесном сотрудничестве с Родериком Лимом, профессором нанобиологии в Biozentrum и Швейцарском институте нанонаук (SNI), исследователи продемонстрировали, что Pseudomonas aeruginosa реагирует на разрывы внешней мембраны, вызванные механическим воздействием, например, проколом острым предметом.

Прокалывание бактериальной оболочки крошечной "иглой"

Лаборатория Родерика Лима обладает многолетним опытом в области атомно-силовой микроскопии (АСМ). С помощью АСМ ученым удалось сымитировать бактериальную атаку T6SS. Аспирант Школы докторантуры SNI и первый автор исследования Митчелл Брюдерлин упомянцл в статье о том, что с помощью похожего на иглу сверхтонкого наконечника АСМ ученые могут прикоснуться к поверхности бактерии и, постепенно увеличивая давление, контролируемым образом проколоть внешнюю и внутреннюю мембраны.  В сочетании с флуоресцентной микроскопией исследователи обнаружили, что бактерии реагируют на повреждение внешней мембраны. Макер Баслер добавил, что в течение десяти секунд бактерии собирают свой T6SS, часто многократно, в месте повреждения и наносят ответный удар с высокой точностью.

Наша работа ясно показывает, что разрыв внешней мембраны необходим и достаточен для запуска сборки T6SS.

Марек Баслер, профессор

Новое понимание механизмов защиты бактерий

Самой большой проблемой для исследователей был размер и форма бактерий. До сих пор наука использовала АСМ только для изучения эукариотических клеток, в том числе клеток человека. Однако бактерии Pseudomonas более чем в десять раз меньше клеток человека, поэтому было сложно воздействовать на них в определённом месте. В микробной экосистеме выживание зависит от стратегии, и Pseudomonas aeruginosa, безусловно, овладела искусством защиты.

Целенаправленное и быстрое реагирование на локальные атаки сводит к минимуму осечки и оптимизирует соотношение затрат и результатов.

Марек Баслер, профессор

Эта хитроумная тактика даёт Pseudomonas преимущество в выживании, позволяя ей обезвреживать нападающих и процветать в разнообразных и зачастую сложных условиях.

Находка костяных орудий возрастом 1,5млн лет переворачивает представления о производстве орудий в Восточной Африке.

Фото: Science Advances, University of Basel