Jak bakterie przylegają do błonnika w jelitach

Celuloza stanowi główną część składową ścian komórkowych roślin, składająca się z połączonych ze sobą cząsteczek do włókien stałych. Dla ludzi, celuloza ulega trawieniu, a większość bakterii jelitowych pozbawione enzymów niezbędnych do rozkładu celulozy.

Jednakże ostatnio materiał genetyczny z celulozy degradujący bakteria R. champanellensis wykryto w próbkach jelitowej człowieka. Bakteryjne kolonizacja jelita jest niezbędna dla ludzkiej fizjologii i zrozumienia, jak bakterie jelitowe przylegają do celulozy poszerza naszą wiedzę o mikrobiomu i jego stosunek do zdrowia ludzkiego.

Bakteria badany wykorzystuje skomplikowany sieci białka szkieletowe, enzymy na zewnętrznej ściance komórki, określane jako sieć cellulosome, aby dołączyć do włókna celulozowe rozkładowi. Te sieci cellulosome są utrzymywane razem przez rodziny interakcji białek.

Przedmiotem szczególnego zainteresowania jest interakcja kohezynę-dockerin odpowiedzialny kotwiczenia sieci cellulosome ściany komórkowej. Ta interakcja musi wytrzymać siły ścinające w organizmie do przestrzegania błonnika. Ten istotną cechą motywacji naukowcom zbadać bardziej szczegółowo, w jaki sposób zakotwiczenia złożonych reaguje na siły mechaniczne.

Dzięki zastosowaniu kombinacji pojedynczych cząsteczek mikroskopii sił atomowych, fluorescencji i symulacji dynamiki molekularnej pojedynczych cząsteczek prof Michael Nash z Uniwersytetu Bazylea i ETH Zurych wraz ze współpracownikami z LMU Monachium, Auburn University badano sposób, w jaki złożone • odporny siły zewnętrznej.

Dwa rodzaje bakterii wiążących pozwala trzymać się powierzchni w strumieniu

Byli oni w stanie wykazać, że kompleks wykazuje zachowanie rzadkich nazywa trybu wiązania podwójne, w których białka tworzą kompleks, w dwóch odrębnych etapach. Naukowcy odkryli, że te dwa sposoby wiązania mają bardzo różne właściwości mechaniczne, z jednym wyłączania przy małych siłach około 200 piconewtons a drugi wykazujących znacznie wyższą stabilność zerwanie tylko 600 piconewtons siły.

Dalsze analizy wykazały, że białko złożone wyświetla zachowanie nazywane „wiązanie haczyk”, co oznacza, że ​​oddziaływanie białka staje się silniejszy siły Podniesienie. Dynamika tego oddziaływania są uważane umożliwić bakterie przylegają do celulozy pod naprężeniem ścinającym i uwalniają złożony do nowych substratów lub do odkrywania nowego środowiska.

„Jesteśmy wyraźnie obserwować podwójne tryby wiążących, ale mogą jedynie spekulować na temat ich znaczenia biologicznego. Uważamy, że bakteria może kontrolować wiążący preferowany tryb poprzez modyfikację białek. Pozwoliłoby to przejście od niskiego do stanu wysokiej przyczepności w zależności od środowiska” Profesor Nash wyjaśnia.

Przez naświetlenie tego naturalnego mechanizmu adhezji, te ustalenia stadium rozwoju sztucznych mechanizmy molekularne, które zachowują się podobnie, lecz wiążą się z celów chorobowych. Materiały te mogą mieć zastosowanie w bioproduktów superklejów medycznych lub ścinanie zwiększonego wiązania terapeutycznych nanocząstek wewnątrz ciała. „Na razie jesteśmy podekscytowani, aby wrócić do laboratorium i zobaczyć, co kije”, mówi Nash.

źródło 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>.