Как выглядят живые бактерии
Изображения живых бактерий
Исследователи UCL сделали самые четкие изображения живых бактерий, которые показали сложную архитектуру защитного слоя, который окружает многие бактерии и усложняет их уничтожение антибиотиками.
Исследование, опубликованное сегодня (25 октября 2021 г.) в Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA и проведенное в сотрудничестве с учеными из Национальной физической лаборатории, Королевского колледжа Лондона, Оксфордского университета и Принстонского университета, показывает, что бактерии с защитными свойствами внешние слои, называемые грамотрицательными бактериями, могут иметь более сильные и более слабые пятна на своей поверхности.
Микроскопическое изображение живой бактерии E. coli, показывающее неоднородный характер ее защитной внешней мембраны. Плотно упакованная сеть белков прерывается гладкими безбелковыми островками (помечены пунктирными линиями на вставке). Предоставлено: Бенн и др. UCL
Команда обнаружила, что защитная внешняя мембрана бактерий содержит плотные сети из строительных блоков белка, чередующихся участками, которые, по-видимому, не содержат белков. Вместо этого эти пятна обогащены молекулами с сахарными цепями (гликолипидами), которые удерживают внешнюю мембрану плотной.
Это важное открытие, потому что жесткая внешняя мембрана грамотрицательных бактерий препятствует проникновению некоторых лекарств и антибиотиков в клетку: эта внешняя мембрана является одной из причин, почему такие бактерии (включая A. baumannii, P. aeruginosa и др.) Обладают устойчивостью к противомикробным препаратам. enterobacteriaceae, такие как Salmonella и E. coli) в настоящее время считается большей угрозой, чем грамположительные бактерии, такие как устойчивые S. aureus (также известные как MRSA).
«Наружная мембрана представляет собой серьезный барьер против антибиотиков и является важным фактором, делающим инфекционные бактерии устойчивыми к медицинскому лечению. Однако остается относительно неясным, как устроен этот барьер, поэтому мы решили изучить его так подробно», — пояснил автор-корреспондент профессор Барт Хугенбум (Лондонский центр нанотехнологий при UCL и UCL Physics & Astronomy).
«Изучая живые бактерии от молекулярного до клеточного уровня, мы можем увидеть, как мембранные белки образуют сеть, охватывающую всю поверхность бактерий, оставляя небольшие промежутки для участков, не содержащих белка. Это говорит о том, что барьер может быть не одинаково трудно преодолеть или растянуть на всем протяжении бактерии, но могут быть более сильные и более слабые точки, на которые также могут воздействовать антибиотики».
Чтобы лучше понять эту архитектуру, ученые провели крошечной иглой по живым бактериям Escherichia coli ( E. coli ), таким образом «почувствовав» их общую форму. Поскольку кончик иглы имеет ширину всего несколько нанометров, это позволяет визуализировать молекулярные структуры на поверхности бактерий.
Полученные изображения показывают, что вся внешняя мембрана бактерий заполнена микроскопическими отверстиями, образованными белками, которые позволяют проникать питательным веществам, предотвращая попадание токсинов. Хотя было известно, что внешняя мембрана содержит много белков, такая скученная и неподвижная природа была неожиданной.
Удивительно, но на изображениях также было обнаружено множество пятен, которые, по-видимому, не содержали белков. Эти пятна содержат гликолипид, обычно обнаруживаемый на поверхности грамотрицательных бактерий. Кроме того, прыщавый участок другого типа образовывался, когда части мембраны вывернулись наизнанку из-за мутаций. В этом случае появление этих дефектов коррелировало с повышенной чувствительностью к бацитрацину, антибиотику, обычно эффективному только против грамположительных, но не против грамотрицательных бактерий.
Исследования Джорджина Бенн
Как пояснила Джорджина Бенн, которая проводила микроскопию бактерий в лаборатории профессора Хугенбума в Калифорнийском университете: «На снимке в учебнике бактериальной внешней мембраны показаны белки, распределенные по мембране неупорядоченным образом, хорошо смешанные с другими строительными блоками мембраны. Наши изображения демонстрируют, что это не так, но липидные пятна отделены от богатых белком сетей, точно так же, как масло отделяется от воды, в некоторых случаях образуя щели в панцире бактерий. Этот новый взгляд на внешнюю мембрану означает, что теперь мы можем начать исследовать, имеет ли и как такой порядок значение для функции мембраны, целостности и устойчивости к антибиотикам».
- Команда также предполагает, что результаты могут помочь объяснить способы, с помощью которых бактерии могут поддерживать плотно упакованный защитный барьер, при этом обеспечивая быстрый рост: обычная бактерия E. coli удваивается в размерах, а затем делится за 20 минут при благоприятных условиях.
- Они предполагают, что гликолипидные пятна могут допускать большее растяжение мембраны, чем белковые сети, что облегчает адаптацию мембраны к растущим размерам бактерий.
Работа была любезно профинансирована UKRI, Национальными институтами здравоохранения, Европейским исследовательским советом и Министерством бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании.
Метки: Бактерии
Вопрос, который рано или поздно встает перед каждым: покупать матрас в салоне, где можно лечь и оценить комфорт, или заказывать онлайн, где цены заметно ниже? В 2026 году правила игры изменились: интернет-магазины научились возвращать деньги без вопросов, а офлайн-салоны — удивлять скидками. Разбираемся, где действительно выгодно и на что обратить внимание, чтобы не пожалеть о…
Современная косметология все чаще обращает внимание на азиатские подходы к уходу за кожей. Особенно выделяется корейская косметика, которая стала настоящим трендом благодаря своей эффективности и философии бережного ухода. Но за популярностью скрывается не просто мода — речь идет о комплексной системе, которая напрямую влияет на здоровье кожи. В отличие от привычных европейских средств, корейский подход…
Нарушение речи после инсульта. Прогнозы и сроки восстановления Когда близкий человек после инсульта теряет речь, мир сужается до тишины. Это одна из самых тяжелых потерь — исчезает основной способ связи с любимым человеком. В этой ситуации родственники испытывают шок, страх и полную беспомощность. Самые частые вопросы, которые мучают семью в первые дни: «Вернется ли речь?…
Здоровье человека невозможно рассматривать фрагментарно. Состояние полости рта напрямую связано с работой пищеварительной, иммунной и даже сердечно-сосудистой систем. Несмотря на это, стоматологические проблемы часто откладываются «на потом», особенно если боль носит периодический характер. Между тем воспалительные процессы в зубах могут длительное время развиваться скрыто, постепенно влияя на общее самочувствие. Одним из распространённых примеров является воспаление…
В последние годы отношение к здоровью заметно изменилось. Всё меньше людей воспринимают медицинскую помощь как экстренную меру «на случай болезни» и всё чаще — как регулярный, осознанный процесс. Современный образ жизни, высокий уровень стресса, сидячая работа и информационная перегрузка требуют иного подхода: системного, профилактического и ориентированного на долгосрочный результат. На этом фоне растёт интерес к…
