Исследования: как размножаются бактерии
Проявление инфекционных заболеваний в организме частично зависит от способности микробов размножаться. Это происходит у бактерий путем деления клеток. Исследовательская группа из Швейцарии расшифровала ранее неизвестный механизм, который патогены используют для размножения. Похоже, делением клеток управляет своего рода «внутренний часовой механизм».
Исследователи из Биоцентра Базельского университета обнаружили в бактериях сигнальную молекулу, которая контролирует размножение микробов. По-видимому, это универсальный механизм, используемый всеми типами бактерий. Исследование способствует лучшему пониманию роста бактерий и патогенов. Результаты исследования недавно были представлены в двух известных журналах «Nature Communications» и «PNAS».
Деление клеток - основа распространения инфекций
Способность к делению клеток и, следовательно, к размножению бактерий является решающим фактором в распространении бактериальных инфекционных заболеваний. Скорость деления возбудителей зависит от условий их обитания. В средах с неблагоприятными условиями, такими как недостаток питательных веществ, бактерии размножаются гораздо медленнее. До сих пор было неясно, с помощью какого процесса бактерии контролируют, насколько быстро или медленно они делятся.
Бактерии отдыхают
Предыдущие исследования уже показали, что бактерии не сразу начинают деление клеток в плохих условиях окружающей среды. Вместо этого они делают перерыв. Однако неизвестно, как долго это длится и чем прерывается. Исследовательская группа из Швейцарии смогла решить эту загадку.
Внутренние часы бактерий контролируются белком
Согласно исследованиям, сигнальная молекула c-di-GMP определяет, когда произойдет следующее деление клетки. «Повышение уровня c-di-GMP постепенно приводит в движение отдельные винтики часового механизма в клетке», - описывает руководитель исследования профессор доктор С. Урс Дженал. Эти «винтики» представляют собой последовательно переключаемые ферменты, называемые киназами. «Они подготавливают клетку к переходу из фазы покоя в фазу клеточного деления», - говорит профессор.
Часы тикают, когда присутствует правильный белок
Исследователи обнаружили, что при благоприятных условиях жизни бактерии начинают вырабатывать сигнальную молекулу c-di. Этот белок активирует первую киназу, которая, в свою очередь, активирует более 100 генов, связанных с делением клеток. В то же время запускается производство других сигнальных молекул.
Если уровень c-di-GMP достаточно высок, активируется последняя киназа в цепочке - только тогда начинается фактическое деление клеток. «Таким образом, клетка, наконец, решает продублировать свою ДНК и инициировать деление», - объясняет Дженал. Как только бактериальная клетка начинает делиться, весь набор генов, запустивших деление клетки, отключается, и процесс начинается снова. «Потому что они важны только на переходном этапе», - подчеркивает руководитель исследования.
Замороженные киназы
Команда вокруг профессора доктора Б. Тем временем Тилман Ширмер сосредоточился на тонком ходе процесса активации. Исследователи показали, что киназы имеют подвижные участки, которые остаются жесткими до тех пор, пока не стыкуется c-di-GMP. Только после этого участки высвобождаются и активируется киназа. «С помощью нашей работы мы смогли показать новый активный принцип c-di-GMP», - резюмирует Ширмер.
Принцип кажется универсальным
Особенность двух исследовательских проектов в том, что они, кажется, имеют дело с универсальным принципом. Согласно современному состоянию знаний, все виды бактерий используют этот механизм деления клеток. Этот процесс позволяет патогенам оптимально адаптировать свой рост и развитие к преобладающим условиям. Расшифровка этого процесса теперь позволяет лучше понять распространение бактерий.