Hvordan en bestemt bakterie kommunikerer og gør os syge

Forskere ved Binghamton University, State University of New York har afdækket den unikke måde, hvorpå en type gramnegativ bakterie leverer de toksiner, der gør os syge. At forstå denne mekanisme kan hjælpe med at designe bedre måder at blokere og i sidste ende kontrollere disse toksiner på.

Lektor Xin Yong og kandidatstuderende Ao Li fra Institut for Maskinteknik, sammen med lektor Jeffrey W. Schertzer fra Institut for Biologiske Videnskaber, offentliggjorde deres fund i Journal of Biological Chemistry .

Undersøgelsen så på, hvordan bakterier kommunikerer via transport af små molekyler. Yong og Schertzer forklarede, at kommunikationsmolekyler stimulerer produktionen af ​​ydre membranvesikler. Disse små pakker ryger derefter af fra bakteriens overflade og indeholder stærkt koncentrerede toksiner.

Oprindeligt, det blev antaget, at kommunikationsmolekylet inducerede vesikelproduktion ved at kontrollere genekspression, men det er ikke det, der foregår.

Yong og Schertzer besluttede at arbejde sammen om en model for at forstå mere om, hvordan kommunikationsmolekylet indsætter sig i bakteriemembranen for fysisk at stimulere produktionen af ​​disse toksinleveringsbiler.

"Det er svært at se de molekylære detaljer på det niveau, "forklarede Schertzer." Men med Dr. Yongs ekspertise, vi var i stand til at opbygge en beregningsmodel, der hjalp os med at forstå, hvad der egentlig foregår mellem individuelle molekyler. "

Yongs model gav dem mulighed for at se på detaljerne i molekylet og forstå mere om, hvordan det interagerede med membranen på en meget kort tidsplan.

"Vores vigtigste fund er, at kommunikationsmolekylet skal ind i membranen på en meget specifik måde, "sagde Schertzer." Den folder sig som en bog, derefter vil udvide, når det er kommet ind i membranen. "

Schertzer og Yong forklarede, at kommunikationsmolekylet har både et hoved og en hale, der vides at være fleksible, men de forventede ikke denne type ændringer. I fremtiden, de håber at teste, hvad der ville ændre sig i interaktionen, når halen fjernes eller hovedet ændres.

Selvom undersøgelsen kan lyde temmelig specifik, det har nogle større konsekvenser for alle gram-negative bakterier.

"Gram-negative bakterier har sandsynligvis alle lignende former for kommunikationsmolekyler. Vi fokuserede på PQS [Pseudomonas Quinolone Signal] -molekylet af Pseudomonas aeruginosa, fordi det var det første opdagede og er bedst undersøgt, "sagde Yong." Andre gramnegative arter, såsom E. coli, kan overføre deres egne kommunikationsmolekyler på en lignende måde. "

At lære mere om, hvordan gramnegative bakterier kommunikerer med hinanden, kan hjælpe forskere med at opbygge en stærkere forståelse af multispecies-interaktioner og hvordan de i sidste ende kan kontrollere disse typer højrisikoinfektioner.

"Denne undersøgelse var et vidnesbyrd om, hvor gavnligt tværfagligt arbejde kan være, "sagde Schertzer." Vi havde nået en grænse for, hvad der kunne gøres eksperimentelt og havde brug for Dr. Yongs model til at udvikle en begrundelse for, hvordan molekylet interagerede med membranen. Mest vigtigt, dette arbejde har skabt et væld af nye spørgsmål, som vi nu fortsætter med at undersøge. "

Studiet, "Molekylær konformation påvirker interaktionen mellem Pseudomonasquinolon -signalet og den bakterielle ydre membran, "Blev offentliggjort i Journal of Biological Chemistry .