Mikroskop sił atomowych umożliwia uzyskanie obrazu o rozdzielczości równej wymiarom pojedynczego atomu. Od czasu wynalezienia pomógł badaczom dokonać wielu istotnych odkryć. Teraz z jego pomocą dokonano kolejnego ważnego naukowego kroku naprzód. Brytyjscy naukowcy wykorzystali mikroskop, aby zbadać zewnętrzną strukturę bakterii.

Błona zewnętrzna bakterii stanowi barierę dla antybiotyków i jest ważnym czynnikiem uodparniającym bakterie zakaźne na znane metody leczenia. Pozostaje jednak niejasne, w jaki sposób ta bariera jest zbudowana – wyjaśnia prof. Bart Hoogenboom, biofizyk z Kolegium Uniwersyteckiego w Londynie i starszy autor badania – Dlatego właśnie zdecydowaliśmy się zbadać ją bardziej szczegółowo.

Błony bakterii mają luki?

Przedmiotem nowego badania były bakterie Gram-ujemne takie jak E. coli. Ten rodzaj bakterii (w przeciwieństwie do bakterii Gram-dodatnich) posiada błonę zewnętrzną zbudowaną m.in. z białek błonowych i lipopolisacharydów (LPS). LPS spełniają liczne funkcje istotne dla procesów życiowych tych mikroorganizmów, odpowiadając przy tym za ich chorobotwórcze właściwości.

Według podręcznikowego obrazu białka błonowe są w błonie zewnętrznej rozmieszczone w sposób nieuporządkowany. Mieszają się też z innymi składnikami budującymi błonę, w tym z lipopolisacharydami. Jednak obrazy uzyskane przez naukowców pokazują, że ta zewnętrzna struktura może być zbudowana inaczej niż sądzono.

Nasze obrazy pokazują „łaty lipidowe”, które są wyraźnie oddzielone od białek błonowych układających się w zwarte sieci. Przypomina to olej oddzielający się od wody, w niektórych przypadkach tworzący szczeliny w pancerzu bakterii – wyjaśnia biochemiczka dr Georgina Benn.

Najdokładniejsze zdjęcie bakterii w historii

Jak widać na zdjęciu bakterii E. coli – okrzykniętym przez autorów „najostrzejszym obrazem żywej bakterii w historii” – na powierzchni jej błony zewnętrznej jest wiele maleńkich dziurek. Są to tzw. poryny – białka tworzące kanały w błonie zewnętrznej, przez które transportowane są substancje wydalane i pobierane przez komórkę. Z kolei małe gładkie fragmenty powierzchni to LPS. Te obszary mogą rozszerzać się wraz ze wzrostem komórki.

Najostrzejsze zdjęcia bakterii, jakie kiedykolwiek uzyskano / (fot. University College London)

„Wnioskujemy, że błona zewnętrzna jest mozaiką rozdzielonych regionów bogatych w lipopolisacharydy oraz w białka błonowe, których utrzymanie jest niezbędne dla integralności błony, a tym samym dla życia bakterii Gram-ujemnych” – czytamy w opisie nowego badania.

Odkrycie otwiera drogę do poszukiwania odpowiedzi na kolejne pytania – jak budowa błony zewnętrznej wpływa na antybiotykooporność bakterii i czy ingerowanie w tę strukturę pomoże unieszkodliwiać superbakterie, które stają się rosnącym zagrożeniem? Zespół z Uniwersytetu Londyńskiego już zapowiedział, że wkrótce rozpocznie badania nad tymi zagadnieniami.

 

Źródło: University College London.