Bakterie mają fascynujące sposoby przetrwania, a jeden krytyczny proces obejmuje sposób zbierania niezbędnych składników odżywczych. To badanie zanurza się w funkcjonowaniu unikalnego mechanizmu bakteryjnego zwanego systemem TON, który działa jak maszyna molekularna do przyciągania składników odżywczych do komórki. Korzystając z różnicy energii stworzonej przez protony – naładowane cząsteczki – insywii i poza komórką, system ten pomaga bakteriom gromadzić ważne zasoby, takie jak witaminy i metale. Te spostrzeżenia mogą utorować drogę do nowych metod leczenia przeciwbakteryjnego.

Kierowane przez dr Nadia Izadi-Pruneneyre we współpracy z naukowcami z Institut Pasteur i innymi organizacjami partnerskimi przeprowadzili te przełomowe badania. Ich badanie koncentrowało się na określonej części systemu TON o nazwie ExBD, badając, jak się porusza i zmiany, aby pomóc systemowi. Opublikowane w Nature Communications, badania te podkreślają również kluczową rolę bakteryjnej ściany komórkowej, znanej jako peptydoglikan, struktura podobna do siatki, która zapewnia wsparcie i ochronę bakterii, umożliwiając ten proces.

Zespół stwierdził, że EXBD działa w parach i stale przełącza się między dwoma kształtami: otwarty i zamknięty. Zmiany te są niezbędne dla innego białka, Tonb, w celu dostarczenia mocy potrzebnej do przenoszenia składników odżywczych przez zewnętrzną warstwę bakteryjną. Stosując zaawansowane techniki obrazowania zwane spektroskopią jądrową rezonans magnetyczną, która jest metodą wizualizacji struktury cząsteczek na poziomie atomowym, naukowcy wykazali, że „otwarty” kształt EXBD aktywuje TONB, który następnie reorganizuje się, aby rozpocząć proces transportu składników pokarmowych.

Bakteryjne ściany komórkowe odgrywają również ważną rolę w tym mechanizmie. Dr Izadi-Pruneyre powiedział: „Odkryliśmy, że sposób, w jaki exbd zmienia kształt, jest bezpośrednio powiązany z jego zdolnością do pomagania bakteriom w składaniu się składników odżywczych. Nasza praca pokazuje również, że warstwa peptydoglikanu ściany komórkowej bakteryjnej pomaga zakotwiczyć i wspierać ten proces. ” Badanie wprowadza nowy model, który wyjaśnia, w jaki sposób ta warstwa ściany komórkowej oddziałuje z EXBD, aby zapewnić płynne działanie systemu.

Odkrycia mogą mieć duże implikacje dla walki z infekcjami bakteryjnymi. Ponieważ system TON ma kluczowe znaczenie dla przetrwania bakterii, zrozumienie jego wewnętrznych działań może prowadzić do innowacyjnych sposobów zatrzymania szkodliwych bakterii. Kierowanie słabych punktów systemu – takie jak zakłócanie transferu energii lub blokowanie ruchów Exbd – niechcigel zapobiegają zbieraniu bakterii potrzebnych do uprawy i rozprzestrzeniania się.

Dr Izadi-Pruneyre podkreślił: „Nasze badania zamykają ważne luki w zrozumieniu, w jaki sposób systemy bakteryjne takie jak to działają i identyfikują potencjalne nowe sposoby atakowania obrony bakteryjnej”. Badanie sugeruje również, że inne systemy bakteryjne, które pomagają im poruszać lub utrzymać ich strukturę, mogą stosować podobne procesy.

Ponieważ oporność na antybiotyki stała się poważnym problemem globalnym, badania te stanowi ważny krok w kierunku tworzenia lepszych metod leczenia. Dekodowanie szczegółów przetrwania bakterii ujawnia zarówno ich pomysłowość, jak i luki, dzięki czemu system ton jest obiecującym koncentrującym się na rozwijaniu antybiotyków nowej generacji.

Referencje dziennika

Maximilian Zinke, Maylis Lejeune, Ariel Mechaly, Benjamin Bardiaux, Ivo Gomperts Boneca, Philippe DeLepelaire i Nadia Izadi-Pruneyre. „Ton motoryczny przełącznik konformacyjny i rola peptydoglikanu w pobieraniu bakteryjnym składnikom odżywczym”. Komunikacja natury. (2024). Doi: https://doi.org/10.1038/S41467-023-44606-Z