Team -afkodet molekylær mekanisme, der hæmmer sværmende motilitet hos bakteriepopulationer

I naturen, bakterier forekommer mest i multicellulære kollektiver, frem for som enkeltpersoner. De er i stand til at koordinere deres adfærd, med nogle arter endda at kunne bevæge sig sammen i sværme. Den biologiske kemi junior forskergruppe ved Konstanz Universitet undersøger, hvordan organismer kan manipulere og, først og fremmest, hæmmer denne form for adfærd. Gruppeleder og hovedforsker Dr. Thomas Böttcher, hans team og doktorforsker Sina Rütschlin (f. Richter) har undersøgt biosyntesen af ​​en af ​​disse sværmende hæmmere, at finde, at dets produktion afhænger af specifikke betingelser på bakteriecellens substratniveau. Der er et vigtigt evolutionært aspekt ved dette:arbejdsgruppen var i stand til at demonstrere, hvordan bakterieceller producerer forskellige naturlige stoffer ved at bruge minimal indsats. I fremtiden, disse fund kan meget vel komme til at spille en vigtig rolle i bekæmpelsen af ​​infektionssygdomme og antibiotikaresistens. De er blevet offentliggjort i det aktuelle online -nummer af videnskabstidsskriftet Cellekemisk biologi .

Swarming gør bakterier meget mere resistente over for antibiotika. Til tider, sværmende bakterier tolererer endda en ti- eller hundrede gange stigning i antibiotikadosis. Mens en post-doc i USA, Thomas Böttcher var i stand til at isolere to bakteriestammer fra en rødalge -prøve: Vibrio alginolyticus , der sværmer hurtigt, og Shewanella -alger, som hæmmer denne bevægelse, begrænser sin rival drev mod ekspansion. Shewanella-alger opnår dette via udskillelse af en såkaldt siderofor, som produceres af selve stammen og gør det muligt for bakterierne at optage jern i jern fra miljøet.

Spørgsmålet er:hvordan produceres denne siderofor præcist? Ved sekvensering af bakterierne, forskerne fandt en genklynge, der kan være ansvarlig for sideroforproduktion på mobilniveau. "Vores vigtigste fund var, at modsat hvad vi havde forventet, enzymet producerer ikke den relevante siderofor på grund af dets specificitet, men at det er den cellulære substratpulje, der styrer produktionsprocessen ", siger kemikeren, som er stipendiat ved Zukunftskolleg ved universitetet i Konstanz. Undersøgelsen afslørede, at det isolerede enzym havde sin hovedspecificitet for en helt anden metabolit sammenlignet med den levende celle. Det ser ud til, at cellen kan regulere sine byggesten for at producere en metabolit, som det ansvarlige enzym ikke nødvendigvis ville favorisere, men som gavner cellen på vigtige måder.

"Bakteriecellen manipulerer substraterne til at producere tre metabolitter på samme tid. Dette skaber variation, som muliggør effektiv produktion af en række forskellige metabolitter ", forklarer Thomas Böttcher. Det her, på tur, driver hurtig evolutionær tilpasning.

Der er konsekvenser for, at enzymet ikke synes at specialisere sig i produktionen af ​​en hovedmetabolit, men at der dannes flere metabolitter, hvis produktion reguleres på substratniveau. En almindelig praksis indtil nu har været at introducere gensekvenser fra miljøprøver til veloverskuelige laboratoriebakterier, fører til produktion af metabolitter. Imidlertid, som forskerne demonstrerede, disse metabolitter er muligvis ikke dem, der produceres i naturen. Det er derfor meget vigtigt at kende cellens substratpulje for at kunne forudsige de korrekte produkter.