Нос кишечной палочки открывается и закрывается как молния
С помощью криоэлектронной микроскопии микробиологи из Лейдена получили больше информации о том, как бактерии реагируют на окружающую среду. Публикация в mBio.
Для своего открытия аспирантка Вэнь Ян и её коллеги использовали криоэлектронный микроскоп в Нидерландском центре электронной наноскопии (NeCEN) в Лейдене. Температура внутри микроскопа составляет почти -200°C. Быстро замораживая микробы, их сохраняют в первозданном виде в стекловидном льду. С помощью криотомографии исследователи могут получить 3D-изображение микробов с более высоким разрешением, чем позволяет обычный электронный микроскоп. Команда под руководством профессора Ариан Бригель сделала сотни снимков безвредного штамма бактерии Escherichia coli, содержащих разные стадии активации рецепторов, которые «обоняют» химическую среду. После предыдущих открытий Бригель о «носе» бактерий, они теперь узнали больше о том, как сигнал передаётся от «носа» к «хвосту» (жгутику), который позволяет бактериям целенаправленно двигаться.
Хеморецепторы, образующие «нос» E. coli, имеют размер всего несколько нанометров и расположены в высокоупорядоченный гексагональный решётчатый узор (изображение слева). Рецепторы (изображения справа) выступают из оболочки бактерии внутрь клетки. Они образуют связь между внутренним миром бактерии и окружающей средой. Исследователи обнаружили, что в зависимости от типа молекул, связывающихся снаружи, определённая аминокислотная петля позволяет рецептору «застёгиваться на молнию» или находиться в более открытом состоянии (изображения сверху и снизу справа), сохраняя при этом гексагональную структуру. Это обеспечивает распространение сигнала в бактерии с целью управления движением E. coli.
Бактерии используют хемотаксис для реакции на окружающую среду. Они двигаются в результате изменения концентрации определённых веществ в их окружении, например, для поиска источников пищи или чтобы покинуть неблагоприятную среду. Бригель: «Хемотаксис также играет важную роль на первых этапах вторжения патогенных бактерий в организм хозяина. Его понимание может помочь в разработке новых противомикробных агентов».