Hoe bakterieë voldoen aan vesel in die derm

Navorsers het 'n nuwe molekulêre meganisme waardeur bakterieë voldoen aan sellulosevesels in die menslike ingewande aan die lig gebring. Te danke aan twee verskillende bindende modes, kan hulle die skuifkragte te weerstaan ​​in die liggaam.

Sellulose is 'n belangrike bousteen van plantselwande, wat bestaan ​​uit molekules met mekaar verbind is in soliede vesel. Vir die mens, sellulose is onverteerbaar, en die meerderheid van die derm bakterieë nie die vereiste om af te breek sellulose ensieme.

Maar onlangs genetiese materiaal van die sellulose-vernederende bakterie R. champanellensis is bespeur in menslike ingewande monsters. Bakteriële kolonisasie van die dunderm is noodsaaklik vir menslike fisiologie, en die begrip van hoe derm bakterieë voldoen aan sellulose verbreed ons kennis van die microbiome en sy verhouding tot die mens se gesondheid.

Die bakterie wat ondersoek gebruik 'n ingewikkelde netwerk van steier proteïene en ensieme op die buitenste selwand, waarna verwys word as 'n cellulosome netwerk, te heg aan en verneder sellulosevesels. Hierdie cellulosome netwerke word bymekaar gehou deur families van interaksie proteïene.

Van besondere belang is die cohesin-dockerin interaksie verantwoordelik vir anker die cellulosome netwerk om die selwand. Hierdie interaksie moet skuifkragte te weerstaan ​​in die liggaam om te voldoen aan vesel. Hierdie belangrike funksie gemotiveer het die navorsers ondersoek in meer detail hoe die anker komplekse reageer op meganiese kragte.

Deur die gebruik van 'n kombinasie van enkel-molekule atoomkrag mikroskopie, enkel-molekule fluoressensie en molekulêre dinamika simulasies, Professor Michael Nash aan die Universiteit van Basel en ETH Zurich saam met medewerkers uit LMU München en Rooi-Universiteit gestudeer hoe die komplekse weerstaan ​​eksterne krag.

Twee bindende modes toelaat bakterieë om te hou by oppervlaktes onder vloei

Hulle was in staat om te wys dat die komplekse uitstallings 'n rare gedrag dubbele binding af, waar die proteïene te vorm 'n komplekse in twee verskillende maniere genoem. Die navorsers het bevind dat die twee bindende modes het baie verskillende meganiese eienskappe, met een breek teen 'n lae magte van ongeveer 200 piconewtons en die ander uitstal 'n veel hoër stabiliteit breek net by 600 piconewtons van krag.

Verdere analise het getoon dat die proteïen kompleks vertoon 'n gedrag bekend as 'n "catch band," wat beteken dat die proteïen interaksie sterker as krag ramped up. Die dinamika van hierdie interaksie word geglo om voorsiening te maak die bakterieë om te voldoen aan sellulose onder skuifspanning en die vrylating van die kompleks in reaksie op nuwe materiale of om nuwe omgewings verken.

"Ons het duidelik waarneem die dubbele binding modes, maar kan net spekuleer oor hul biologiese betekenis. Ons dink die bakterieë kan die bindende af voorkeur beheer deur die wysiging van die proteïene. Dit sal toelaat dat die oorskakeling van 'n laag na hoog adhesie staat, afhangende van die omgewing," Professor Nash verduidelik.

Deur lig te werp op hierdie natuurlike adhesie meganisme, hierdie bevindinge het die weg gebaan vir die ontwikkeling van kunsmatige molekulêre meganismes wat soortgelyke gedrag, maar bind om siekte teikens uit te stal. Sulke materiaal kan aansoeke in bio-gebaseerde mediese superglues of te skeer versterk binding van terapeutiese nanopartikels in die liggaam. "Vir nou, is ons opgewonde om terug te keer na die laboratorium en kyk wat stokke," sê Nash.

bron: University of Basel. "How bacteria adhere to fiber in the gut: Molecular mechanics of bacterial superglue." ScienceDaily. ScienceDaily, 28 August 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200828115357.htm>.