Получено беспрецедентно детальное изображение поверхности живых бактерий
Исследователи надеются углубить свое понимание того, как бактерии могут расти так быстро, и выявить щели в их «броне», которые могут помочь решить всевозрастающую проблему устойчивости к антибиотикам
Беспрецедентный взгляд на прочную внешнюю мембрану грамотрицательных бактерий (группы, в которую входят такие виды, как A. baumannii, P. aeruginosa, Salmonella и E. Coli) был сделан учеными из Университетского колледжа Лондона. Эксперты предупреждают, что внешняя мембрана грамотрицательных бактерий становится все более эффективной в отражении антибиотиков, а потому уже к 2050 году эти типы супербактерий могут стать причиной смерти миллионов людей.
«Наружная мембрана представляет собой серьезный барьер против антибиотиков и является важным фактором, делающим инфекционные бактерии устойчивыми к медикаментозному лечению. Однако остается относительно неясным, как устроен этот барьер, поэтому мы решили изучить его так подробно», — объяснил автор-корреспондент статьи, профессор Барт Хугенбум.
Для этого команда прочесала внешнюю поверхность кишечной палочки с помощью крошечной иглы с кончиком шириной всего несколько нанометров. Это позволило им обнаружить и, в свою очередь, отобразить очень тонкие молекулярные структуры на поверхности бактерий и показать, что на внешней мембране есть микроскопические отверстия, образованные белками. Они позволяют проходить питательным веществам, предотвращая попадание токсинов.
К удивлению исследователей, некоторые участки мембраны, по-видимому, вообще не содержали белков, а несли молекулы с сахарными цепями, известные как гликолипиды, а части мембраны фактически перевернулись наизнанку в результате мутаций. Эти дефекты коррелируют с более высокой чувствительностью к антибиотику под названием бацитрацин, который обычно эффективен только против грамположительных бактерий.
«Хрестоматийное изображение бактериальной внешней мембраны показывает, что белки распределены по мембране беспорядочно, хорошо перемешанные с другими строительными блоками мембраны», — объясняет автор исследования Джорджина Бенн. «Наши изображения демонстрируют, что это не так, но липидные пятна отделены от богатых белком сетей точно так же, как масло отделяется от воды, в некоторых случаях образуя щели в панцире бактерий. Это означает, что теперь мы можем начать изучать, имеет ли и как такой порядок значение для функции мембраны, целостности и устойчивости к антибиотикам».
Помимо выявления потенциальных слабых мест, на которые можно воздействовать антибиотиками, эта работа может также выявить, как бактерии могут быстро расти, сохраняя при этом плотно упакованную внешнюю мембрану. Исследователи подозревают, что гликолипидные пятна могут быть более пластичными, чем белковые, что позволяет мембране растягиваться и адаптироваться по мере роста бактерии.