Исследователи IU наблюдают процесс поглощения ДНК бактериями

        

Ученые Университета штата Индиана сделали первое прямое наблюдение за ключевым шагом в процессе, который бактерии используют для быстрого развития новых качеств, включая устойчивость к антибиотикам.

Используя методы, изобретенные в IU, исследователи записали первые изображения бактериальных придатков – более чем в 10 000 раз тоньше человеческих волос – так как они растягивались, чтобы поймать ДНК. Эти фрагменты ДНК затем могут быть включены в собственный геном бактерий посредством процесса, называемого поглощением ДНК или «горизонтального переноса генов».

Работа сообщается 11 июня в журнале Nature Microbiology .

«Горизонтальный перенос генов является важным способом противодействия антибиотикам между бактериальными видами, но этот процесс никогда не наблюдался раньше, поскольку связанные с ним структуры настолько невероятно малы», – сказал старший автор Анкур Далия, доцент в МЕ Блумингтонский колледж искусств и наук «Отдел биологии».

«Важно понять этот процесс, поскольку чем больше мы понимаем, как бактерии делят ДНК, тем лучше наши шансы сорвать его», – добавил он.

Почти 1 миллион человек страдают от резистентных к антибиотикам бактерий каждый год, согласно Всемирной организации здравоохранения. ВОЗ нашла доказательства этих штаммов у почти 490 000 человек с туберкулезом и 500 000 человек с другими инфекционными заболеваниями.

Бактерия, использованная в исследовании, была Vibrio cholerae микроб, вызывающий холеру. Бактериальные структуры, используемые для улавливания ДНК в окружающей среде, являются чрезвычайно тонкими, волосистыми придатками, называемыми пили.

Хотя ученые знали, что пили играют роль в поглощении ДНК, Даля сказала, что прямое доказательство того, как они работают, испытывает недостаток до этого исследования. Чтобы наблюдать пили в действии, ученые использовали новый метод, изобретенный в IU, для «крашения» пилли и фрагментов ДНК специальными светящимися красителями.

Команда, которая разработала новый метод маркировки пили красителями, возглавляла IU Уважаемый профессор Ив Брун и IU Ph.D. ученик Кортни Эллисон.

Новое исследование использует эти красители, чтобы показать, что пили действуют как микроскопические «гарпуны», которые прокладывают свою линию через поры в стенке клетки, чтобы «копать» бродячую часть ДНК на самой вершине. Пили затем «наматывают» ДНК в бактериальную клетку через ту же самую поры.

Далия сказала, что поры настолько малы, что ДНК нужно будет сгибать пополам, чтобы поместиться через отверстие в камере.

«Это похоже на пронизание иглы», – сказал Эллисон, который является первым автором исследования. «Размер отверстия во внешней мембране – это почти точная ширина спирали ДНК, изогнутой пополам, что, вероятно, встречается. Если бы не было пила, чтобы вести его, вероятность того, что ДНК попадет в поры при прямом угле, чтобы пройти в ячейку, в основном равен нулю ».

Далее, Даля сказала, что команда хочет точно изучить, как пили «зацепиться» за ДНК в нужном месте, тем более что белок, вовлеченный в процесс, взаимодействует с ДНК совершенно по-новому. Они также с нетерпением ждут применения своего метода маркировки пили для изучения других функций, которые играют эти разнообразные бактериальные структуры.

«Это действительно универсальные придатки», – сказала Даля. «Этот метод, изобретенный в IU, действительно открывает наше основное понимание целого ряда бактериальных функций».

Источник:

https://news.iu.edu/stories/2018/06/iub/releases/11-scientists-watch-bacteria-harpoon-dna-to скоростная-их-evolution.html

      

Source link