Как бактериальная защитная оболочка адаптируется к неблагоприятным условиям окружающей среды

Бактерии окружены сетчатой ​​структурой, которая, подобно внешнему скелету, определяет форму клетки и обеспечивает защиту от внешних атак. Эта замечательная полимерная клеточная стенка, называемая пептидогликаном, благодаря своему основному составу из сахаров и аминокислот, хорошо известна как основная мишень для бета-лактамных антибиотиков, таких как пенициллин.Несмотря на то, что эта структура была в центре внимания обширных исследований длительной борьбы с бактериальными патогенами (то есть с бактериями, вызывающими инфекционные заболевания), в настоящее время имеется мало понимания ее естественной изменчивости и последствий таких изменений для способности бактерий к адаптации. и выжить в опасной среде.

«Это новое исследование обеспечивает мощный конвейер, который позволяет быстро идентифицировать и расширяет знания о биологии клеточной стенки у бактерий, а также открывает новые возможности для разработки специфичных для таксонов противомикробных стратегий», — говорит инфекционный биолог Фелипе Кава, возглавлявший исследование в Лаборатории молекулярных исследований. Инфекционная медицина Швеции (MIMS) и факультет молекулярной биологии Университета Умео.

Одна из целей исследований Cava Lab — найти новые методы лечения инфекционных заболеваний и устойчивости к антибиотикам. Исследование будет иметь большое значение для решения фундаментальных вопросов адаптации бактерий к экологическим проблемам, таким как естественная полимикробная среда, а также паразитические, комменсальные и симбиотические отношения с другими организмами.

В своей недавней публикации исследователи исследовали химическое разнообразие клеточной стенки у альфа-подразделения Proteobacteria, возможно, самых распространенных организмов в мире. Этот раздел включает наиболее распространенные бактерии в поверхностных водах, а также некоторые патогены растений, животных и человека. В результате исследования были обнаружены беспрецедентные химические модификации в клеточной стенке некоторых бактерий, которые позволили им адаптироваться к своей экологической нише.

«Мы идентифицировали новую структуру пептидогликана, проявляемую бактериями уксусной кислоты, которые являются очень важными микробами в пищевой промышленности. Одна из этих модификаций происходит в диаминопимелиновой кислоте, высококонсервативной аминокислоте в клеточной стенке пептидогликана грамотрицательных бактерий. Кроме того, эти виды изобрели оригинальный способ сшивания своей пептидогликановой сетки, который отличается от того, что было описано для других бактерий до сих пор », — объясняет Фелипе Кава.

Биологическое значение исследования заключается в том, что эти бактерии действительно развивают структурные изменения в своем пептидогликановом слое, чтобы создать более приспособленные клеточные стенки для жизни и колонизации конкурентной среды.«Мы показали, что эти модификации не являются чисто декоративными, но вместо этого наделяют уксуснокислые бактерии более высоким уровнем защиты от литических ферментов, доставляемых конкурирующими микробами. Кроме того, мы показали, что структура клеточной стенки в определенной степени вызывает врожденную иммунную систему. реакция уксусной мухи Drosophila melanogaster — естественного хозяина для этих бактерий », — говорит Фелипе Кава.

Фелипе Кава был назначен в 2013 году научным сотрудником Валленбергской академии в Университете Умео и возглавляет независимую исследовательскую группу в Лаборатории медицины молекулярных инфекций Швеции (MIMS), шведском партнере Северного партнерства по молекулярной медицине EMBL.Исследование является частью базы данных пептидогликанов по всему Королевству под названием MUREINome, которая собирает данные о тысячах различных видов бактерий.

Эта работа также стала результатом сотрудничества с исследователями из вычислительного кластера наук о жизни в Университете Умео, Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и Швейцарской Политехнической федеральной школы Лозанны.


Портал обо всем