Молекулярный тормоз для жгутикового наномотора бактерий

Исследователи из Базельского университета Биоцентрум (University of Biozentrum Basel) обнаружили, что кишечная палочка Escherichia coli использует сложный хемочувствительный и сигнальный механизм, позволяющий ей контролировать вращение ее жгутикового мотора и тем самым регулировать скорость передвижения в соответствии с изменяющимися условиями внешней среды.

Результаты исследования, опубликованные в он-лайн издании Cell, могут ускорить разработку новых стратегий борьбы с хроническими инфекциями.

Бактерии, находящиеся в жидкой среде, могут за секунду преодолевать расстояние, в 30 раз превышающее их длину. Уже давно известно, что различные виды бактерий передвигаются с разной скоростью. Но является ли скорость перемещения специфичной для данного вида или бактерии способны активно ее регулировать?

Группа ученых из Швейцарии и Германии, возглавляемая Алексом Бёмом (Alex Bohm) и Урсом Еналем (Urs Jenal) из Биоцентрума, обнаружила, что E. coli и, возможно, многие другие бактерии, могут активно регулировать скорость своего перемещения.

Такая способность регулируется молекулой «тормозящего» белка, который при связывании со второй сигнальной молекулой-медиатором – циклическим димером GMP – взаимодействует со специфической субъединицей наномотора жгутика и тем самым ограничивает его мощность. Внутриклеточная концентрация циклического димера GMP регулируется целой сетью сигнальных белков. Когда бактерия сталкивается с дефицитом питательных веществ, эта сеть активируется, вырабатывает большее количество димера GMP и включает молекулярный тормоз. Так как медленное передвижение увеличивает вероятность постоянного прикрепления бактерии к поверхности, такое поведение способствует переходу бактерии к «сидячему» образу жизни.

Бактериальная колонизация эпителиальных поверхностей организма-хозяина, в том числе и человека, может привести к формированию резистентности к антибиотикам и образованию устойчивых к воздействию иммунной системы «биопленок», лежащих в основе многих хронических бактериальных инфекций. Таким образом, понимание молекулярной основы колонизации поверхностей и образования биопленок может способствовать разработке новых стратегий борьбы с хроническими инфекциями. Кроме того, открытие механизма ограничения мощности жгутикового мотора может быть использовано в биотехнологии, например, при конструировании нанонасосов в микрофлюидике или создании микророботов.

Источник: Нанотехнологии в медицине и биологии