维贝尔组的研究可能指向新的方式将药物输送到细菌

E. coli as viewed through a scanning electron microscope
即大肠杆菌,棒状细菌在消化道常见,如在扫描电子显微照片。图片来源:过敏和传染病研究所

详尽看看细菌如何保持自己的立场,并避免被受环境的摆布显示几十个基因如何帮助保护细胞免受紧张时高位运行弹出的基本工作。

几个世纪以来,生物学家一直认为细胞生命的束缚单位,细胞需要多种类型的信封含有的化学条件下生活需求。当细胞失去其机械性能,它们破裂而死亡,许多抗生素攻击的信封,以机械方式破坏细菌细胞。

但是到现在为止,还不清楚哪些基因(和他们所创造的蛋白质)发挥使细菌信封刚性的作用。

今日(2016年6月16日),在发表的一项研究中 电池系统道格拉斯·维贝尔在威斯康星大学麦迪逊分校的生物化学教授,和同事报告如何删除,或“敲除”的中的大肠杆菌,约4000个基因每一个影响其套的刚性和完整性。

结果,由于被发现参与不同蛋白质的广度是令人惊讶的,维贝尔说。以前,只有一个基因已知道在电子商务中发挥细胞力学的作用。大肠杆菌,在消化道共同的棒状细菌。每做一个独特的蛋白 - - 删除时显著影响刚度他们的自动化测量刚度确定几十个基因系统。

细菌的细胞膜由细胞壁和细胞膜的,是细胞的主要机械稳定。一个基因与最大的影响使得该构建细胞壁的蛋白质“这是有道理的,”维贝尔说。

然而,威贝尔组还发现基因说“与小区几乎每一个可能的功能相关联。”例如,钩形蛋白有助于鞭毛(细菌的“螺旋桨”)连接到该打开它的马达。 “当该基因被删除时,细胞变得更柔软。也许信封现在有空洞“。

对于其他蛋白质的作用的解释是黑暗的,充其量,维贝尔说。

实验的核心是一个需要在细菌的凝胶增长,迫使他们推挤他们的环境的系统。作者想创造一个量规来测量可能被施加到数千种不同的细菌的刚度,每缺少一个特定基因及其相应的蛋白。如果一个小区由一个关键蛋白的损失削弱了,就会有困难时推动凝胶的方式进行。

在这些情况下,其结果是更慢的细胞生长,并且当由自动仪器计数细胞的数量较少。以确保下降生长到信封的刚度,而不是另一个原因有关,研究人员比较具有相同的突变生长在液体而不是凝胶样品。

结果扩大我们的细菌细胞结构的理解,维贝尔说。 “细胞力学的研究往往先从已经认为细胞的稳定性是相关候选蛋白,但细胞的非明显的方式被连接在一起。大多数已知的细胞力学的是从红血细胞和哺乳动物细胞。没有多少人得到了爵士情调想着细菌如何做到这一点。”

更好地了解细菌信封可以在几个方面帮助,维贝尔说。它可以精确指出已知的抗生素用于破坏机械的稳定剂,包括细菌信封的机制。它能够鉴定出新的药物靶点探索,也许发现,可同时攻击蛋白的组合。

因为一个完整的包膜药物会从里面肆虐进入保护细菌,研究可能指向新的方式将药物输送到细菌。这对麻烦的革兰阴性菌尤其重要,就像鲍曼不动杆菌,绿脓杆菌和肺炎克雷伯菌,这是由两层膜的保护。 “对革兰阴性开发抗生素是具有挑战性的,因为那是我们最困难的时候运输毒品到细胞中,”维贝尔说。

潜在的新的研究是在超快速的生物工具的热潮。 “直到5年或10年前,我们从来没有能够做到这一点,说:”维贝尔。 “遗传学,使得收集与每一个基因的敲除,然后做对数千种不同的突变体的单个机械测量,本来是疯了。”

那花了两年时间在几年前的工作可以在一天内完成,他说。

还在后面,维贝尔说,是最困难的部分。 “对于其中的一些蛋白质,可以为为什么他们的工作开始构建的解释。但对于很多其他的,我们不知道从哪里开始寻找一个解释。”

这项研究是由卫生主任的新的创新者奖dp2od006466和dp2od008735的国家机构的支持。

大卫·特南鲍姆,大学通信