Исследователи из Цукубского университета определили, что бактерии формируют мембранные везикулы (пузырьки), чтобы общаться между собой и защищаться от антибиотиков. Изучая бактерии, содержащие миколовые кислоты (mycolic acid-containing bacteria или MCB), — к ним относятся, например, бактерии туберкулёза, исследователи показали, что условия окружающей среды диктуют путь, по которому MCB формируют мембранные везикулы. Их наблюдения подтвердились в отношении различных MCB. Это исследование значимо как для разработки вакцин, так и для улучшения методов лечения.
Бактерии могут формировать мембранные везикулы для взаимодействия друг с другом, а также для защиты себя от атак антибиотиков. В новом исследовании учёные открыли новый механизм, по которому MCB, специфическая группа бактерий со специальным типом мембраны, формирует мембранные везикулы.
Традиционно бактерии классифицируются по составу их клеточной оболочки. Например, микробиологи используют окрашивание по Граму для различения бактерий, которые имеют толстую (грамположительную) или тонкую (грамотрицательную) клеточную стенку. Мембраны бактерий работают не только как защитный барьер. Они также образуют выступы, на которых могут формироваться мембранные везикулы с различными биологическими функциями. В частности, они могут содержать ДНК, которая может передаваться между бактериями и давать клеткам новые способности. Также мембранные везикулы являются важной частью защиты бактерий от антибиотиков и бактериофагов (вирусов, которые заражают бактерии). Как показало исследование, бактерия формирует мембранные везикулы разными способами, которые, в свою очередь, формируют разные типы мембранных везикул. Исследования преимущественно изучали биогенез мембранных везикул у грамотрицательных и грамположительных бактерий, в то время как механизм образования мембранных везикул у MCB, таких как палочка Коха (mycobacterium tuberculosis), оставался неизвестным.
«MCB — очень интересная группа бактерий из-за из сложной клеточной структуры, — сказал автор исследования доктор Тошики Нагакубо. — Целью нашего исследования было понять, как эти клетки образуют мембранные везикулы».
Для достижения этой цели учёные задались вопросом, как условия окружающей среды влияют на формирование мембранных везикул. Они подвергли MCB Corynebacterium glutamicum двум разным типам стресса: повреждению ДНК и стрессу оболочки, то есть вмешательству в синтез клеточной стенки или клеточной мембраны. Используя электронную микроскопию, визуализацию живых клеток в сверхразрешении и различные биохимические аналитические инструменты, исследователи обнаружили, что при повреждении ДНК MCB формируют мембранные везикулы с более разнообразной морфологией, чем в нормальных условиях, демонстрируя, как бактерия адаптируется и реагирует на окружающую среду.
Они также показали, что повреждение ДНК вызывает образование мембранных везикул в значительной степени через гибель клеток. При этом воздействие на оболочку бактерии пенициллином или дефицитом биотина приводило к образованию мембранных пузырьков через мембранный блеббинг (образование пузырька на поверхности живой клетки). Интересно, что такие же пути образования везикул были схожими и для других MCB, показывая то, как сложная клеточная структура MCB диктует типы мембранных везикул, которые могут образоваться у данного типа бактерий.
_______________
Комментарий от редакции: Почему это открытие так важно?
Понимание этого механизма позволит фарминдустрии найти вещество, которое позволит специфично и эффективно бороться с туберкулёзом.
Сейчас для лечения используют комбинации антибиотиков. Этот метод обладает определенной эффективностью, но зачастую она оказывается недостаточной. Новое лекарство позволит врачам быстрее и лучше бороться с туберкулёзом.
_______________
Источник — https://www.tsukuba.ac.jp/en/research-news/2021011501..
Перевод Екатерина Хананова, редакторы Антон Меньшенин, Максим Коневзеров и Вера Круз, автор блога Обзоры фильмов и книг Веры Круз.
Если вы хотите поддержать наш проект, сделать это можно по ссылке.
_______________
