Rovbakterier, der konstruerer koøjer og maler fresker i skadelige bakterier

Et mikrobiologisk mysterium om, hvordan en bakterie kunne invadere en anden og vokse inde i den uden at bryde den anden bakterie øjeblikkeligt, er blevet belyst af forskere ved University of Nottingham og Indiana University.

Forskerne fra Nottingham undersøger de invasive rovbakterier Bdellovibrio bacteriovorus som et potentielt terapeutisk middel til at dræbe antibiotika-resistente patogene bakterier. Indiana-forskerne undersøger, hvad bakterielle cellestrukturer er lavet af, og hvordan de er bygget. For at gøre dette har de udviklet og brugt fluorescerende D-aminosyrer (FDAA'er) - farvede erstatninger for naturlige stoffer, der findes i bakterielle cellevægge. Dette blev kombineret med superopløsningsmikroskopi med stor effekt i et nyt papir offentliggjort i dag i Naturens mikrobiologi .

Holdene er gået sammen og opdaget, at den invaderende Bdellovibrio-bakterie danner et lillebitte forstærket molekylært 'koøje' i værtsbakteriens væg, klemmer sig igennem dette og forsegler det derefter indefra. Denne proces er som at skære og svejse et koøje på et skib, men på molekylær skala.

Professor Liz Sockett fra University of Nottingham sagde:"Bakterierne, der bliver invaderet, er 100 millioner gange kortere end et skib som Queen Mary 2, og de invaderende bakterier er 500 millioner gange smallere. Materialerne brugt til svejsningen er naturligvis ikke metal, men er naturlige D-aminosyrer. Disse er spejlbilleder af 'L'-aminosyrerne, der findes i proteinerne i fødevarer og i vores kroppe.

"Vi opdagede en anden proces, hvor de invaderende bakterier effektivt 'pudser' indersiden af ​​den bakterie, de invaderer, igen ved at bruge D-aminosyrerne. Dette gør indersiden af ​​bakterien til et mere forstærket hjem for Bdellovibrio at leve inde. Dette er vigtigt, da et tidligere papir viste, at de invaderede bakterievægge i starten er rundet op og svækket tidligt i invasionsprocessen."

Erkin Kuru, en daværende ph.d.-studerende, foreslået til Liz under et foredragsbesøg i Indiana, at hun bruger farvede FDAA'er til at mærke de to forskellige bakterier, da rovdyrene angreb. Tilføjelse af en ny farve lige som invasionen begyndte og senere som den skred frem, erstattede de naturlige aminosyrer, der blev brugt, og kastede et nyt farvet lys over, hvordan predation fungerer.

FDAA'er viste, hvad der skete på hvert trin og gav holdet et 'eureka-øjeblik', da de så, at rovbakterierne lavede et 'koøje' med en central pore omgivet af en forstærkende ring indeholdende D-aminosyrer. Bdellovibrio klemmer gennem denne pore og fylder den ud med mere D-aminosyreholdigt materiale, så de invaderede bakterier ikke brister, og alt deres indre celleindhold kan spises privat af rovdyrene uden at lække ud til det fri.

Mens dette sker, fortsætter rovbakterierne med at tilføje flere FDAA'er rundt om væggen af ​​den invaderede bakterie, ikke kun ved koøje-ringen. Under de eksperimentelle forhold 'malede' rovbakterierne denne farvede FDAA, snarere som en molekylær skala 'fresko', til den invaderede bakteries vægge i en proces, som forstærker væggen af ​​invaderet bakterie, så den ikke falder sammen, før rovdyret har spist næringsindholdet indeni. Dr. Carey Lambert fra Nottingham sluttede sig til projektet og var i stand til at finde nogle af de 'værktøjer', der anvender kalkmalerierne – disse er en gruppe enzymer, som indtil for nylig har været lidt undersøgt.

Professor Sockett konkluderer:"Det er bemærkelsesværdigt at se dette i aktion i så lille en skala og også nyttigt. At vide mere om de mekanismer, der bruges af de invaderende rovbakterier, kan hjælpe med at designe nye måder at dræbe patogener på. Nu hvor invasionsprocesserne er blevet defineret det burde være muligt at samle alle de værktøjer, der er nødvendige for at invadere og forbruge patogene bakterier uden at frigive store mængder af deres patogene cellematerialer ved at sprænge."