Ίσως να βρεθεί λύση για την εξόντωση παθογόνων βακτηρίων που είναι ανθεκτικά στα αντιβιοτικά.
Ένα μικροβιολογικό μυστήριο για το πώς ένα βακτήριο θα μπορούσε να εισβάλει σε ένα άλλο και να αναπτυχθεί μέσα του χωρίς να σπάσει το άλλο βακτήριο, διερευνάται από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Nottingham και στο Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα.
Οι επιστήμονες του Nottingham ερευνούν τα επιθετικά βακτηριακά Bdellovibrio bacteriovorus ως πιθανό θεραπευτικό μέσο για την εξόντωση παθογόνων βακτηρίων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά. Οι επιστήμονες της Ιντιάνα διερευνούν τις κατασκευές των βακτηριακών κυττάρων και τον τρόπο κατασκευής τους. Για το σκοπό αυτό έχουν αναπτύξει και χρησιμοποιούν φθορίζοντα αμινοξέα D (FDAAs) – χρωματιστά υποκατάστατα φυσικών ουσιών που βρίσκονται σε βακτηριακά κυτταρικά τοιχώματα . Αυτό συνδυάστηκε με τη μικροσκοπία υπερ-ανάλυσης σε μεγάλο αποτέλεσμα σε μια νέα δημοσίευση που δημοσιεύθηκε σήμερα στο Nature Microbiology.
Οι ομάδες έχουν ενώσει τις δυνάμεις τους και ανακάλυψαν ότι το εισβάλλον βακτήριο Bdellovibrio σχηματίζει ένα μικροσκοπικό ενισχυμένο μοριακό φράγμα στο τοίχωμα του ξενιστή βακτηρίου, συμπιέζει μέσα από αυτό και στη συνέχεια σφραγίζει το εσωτερικό του. Αυτή η διαδικασία είναι σαν να κόβετε και να συγκολλάτε μια θύρα στο πλοίο αλλά σε μοριακή κλίμακα.
Ο καθηγητής Liz Sockett από το Πανεπιστήμιο του Nottingham δήλωσε: “Τα εισβαλλόμενα βακτήρια είναι 100 εκατομμύρια φορές μικρότερα από ένα πλοίο όπως το Queen Mary 2 και τα εισβάλλοντα βακτήρια είναι 500 εκατομμύρια φορές στενότερα. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση δεν είναι μέταλλα αλλά είναι φυσικά D-αμινοξέα. Αυτές είναι μορφές εικόνας των αμινοξέων «L» που βρίσκονται στις πρωτεΐνες των τροφίμων και του σώματός μας.
“Ανακαλύψαμε μια δεύτερη διαδικασία όπου τα εισβάλλοντα βακτήρια ουσιαστικά” επικαλύπτουν “το εσωτερικό του βακτηρίου που εισβάλλουν, και πάλι χρησιμοποιώντας τα αμινοξέα D. Αυτή η διαδικασία καταστεί το εσωτερικό του βακτηρίου πιο ενισχυμένο σπίτι για το Bdellovibrio που θα ζήσει μέσα του. είναι σημαντικό δεδομένου ότι ένα προηγούμενο έγγραφο έδειξε ότι τα εισβαλλόμενα βακτηριακά τοιχώματα αρχικά στρογγυλεύονταν και εξασθενούσαν νωρίς στη διαδικασία της εισβολής “.
Ο Erkin Kuru, τότε φοιτητής, πρότεινε στο Liz κατά τη διάρκεια μιας διάλεξης στην Ιντιάνα να χρησιμοποιεί χρωματιστά FDAAs για να επισημάνει τα δύο διαφορετικά βακτηρίδια καθώς οι θηρευτές επιτίθενται. Προσθέτοντας ένα νέο χρώμα ακριβώς την στιγμή που ξεκινά η εισβολή και αργότερα καθώς προχώρα, αντικατέστησε τα φυσικά αμινοξέα που χρησιμοποιήθηκαν και έλαμψε ένα καινούργιο έγχρωμο φως για το πώς λειτουργεί η δουλεία.
Οι FDAA έδειξαν τι συνέβαινε σε κάθε στάδιο και έδωσαν στην ομάδα μια «στιγμιαία ώθηση» όταν είδαν ότι τα αρπακτικά βακτήρια φτιάχνουν μια «θυρίδα» με κεντρικό πόρο που περιβάλλεται από ενισχυτικό δακτύλιο που περιέχει D αμινοξέα. Το Bdellovibrio συμπιέζεται μέσω αυτού του πόρου και το γεμίζει με περισσότερα υλικά που περιέχουν D-αμινοξύ, έτσι ώστε τα εισβαλλόμενα βακτήρια να μην σκάσουν και όλα τα περιεχόμενα εσωτερικά τους κυτταρικά να μπορούν να καταναλωθούν από τους θηρευτές χωρίς να διαρρεύσουν προς τα έξω.
Καθώς αυτό συμβαίνει, τα αρπακτικά βακτήρια συνεχίζουν να προσθέτουν περισσότερα FDAAs σε όλο τον τοίχο του εισβάλλοντος βακτηρίου, όχι μόνο στο δακτύλιο της. Στις πειραματικές συνθήκες τα αρπακτικά βακτήρια «ζωγράφιζαν» αυτό το έγχρωμο FDAA, μάλλον σαν μια τοιχογραφία της μοριακής κλίμακας, στα τοιχώματα του εισβαλλόμενου βακτηρίου σε μια διαδικασία που ενισχύει το τοίχωμα του εισβαλλόμενου βακτηρίου, ώστε να μην καταρρεύσει πριν ο θηρευτής φάει τα θρεπτικά περιεχόμενα. Ο Δρ Carey Lambert από το Nottingham εντάχθηκε στο έργο και ήταν σε θέση να βρει κάποια από τα «εργαλεία» που εφαρμόζουν στις τοιχογραφίες – αυτά είναι μια ομάδα ενζύμων που έχουν μελετηθεί ελάχιστα μέχρι πρότινος.
Ο καθηγητής Sockett συμπεραίνει: “Θα ήταν εξαιρετικά χρήσιμο και αξιοσημείωτο να δούμε αυτή την διαδικασία σε δράση σε τόσο μικρή κλίμακα. «Γνωρίζοντας περισσότερα σχετικά με τους μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται από τα εισβάλλοντα αρπακτικά βακτήρια θα μπορούσαν να βοηθήσουν στο σχεδιασμό νέων τρόπων θανάτωσης των παθογόνων βακτηρίων. θα πρέπει να είναι δυνατή η συγκέντρωση όλων των εργαλείων που απαιτούνται για να εισβάλλουν και να καταναλώνουν παθογόνα βακτήρια χωρίς να απελευθερώνονται μεγάλες ποσότητες των παθογόνων κυτταρικών υλικών τους από τη διάρρηξη τους».
