За да се отърват от неприятните конкуренти, някои бактерии използват сложно оръжие: пушка с наномащаб. Изследователите от Biozentrum от Университета в Базел сега са получили нови прозрения за конструкцията, начина на действие и рециклирането на това оръжие.Доклад в сп. Nature Microbiology, пробивната пушка пробива дупка в съседните клетки само за няколко хилядни от секундата и инжектира коктейл от токсини.

пушка

Милиони малки микроби върху листа, камъни или кожата ни се борят за пространство. И почти навсякъде трябва да се състезават за ресурси и хранителни вещества. В хода на еволюцията някои бактерии са разработили оръжие, за да инжектират токсичен коктейл на конкуренти и съперници в техния квартал, като по този начин ги елиминират. Сред експертите това оръжие, подобно на пушка, е известно още като секретна система тип VI T6SS.

Преди две години проф. Марек Баслер успя да изясни атомната структура на пушката в състояние „след стрелба“. В настоящото проучване, проведено в сътрудничество с различни изследователски групи и технологични платформи в Biozentrum, неговият екип сега е разработил структурата на пушката "готов за стрелба". Въз основа на тези открития изследователите са успели да моделират как работи тази пушка T6SS.

Структура на наноразмерната пушка за копие се променя по време на стрелба

Пушката е съставена от няколко компонента, включително кобур и копие с остър връх. Обвивката се състои от повече от 200 свързани зъбни протеинови пръстена, които се сглобяват около вътрешната твърда фурма. Когато T6SS се изстреля, обвивката бързо се свива и изтласква токсичната фурма от клетката, която след това може да проникне в съседните клетки, където отделя смъртоносни токсини. "Досега имаше само предположения за това как структурата на обвивката на T6SS се променя по време на свиване", казва Баслер. Използвайки криоелектронна микроскопия, достъпна от C-CINA, сега получихме изображение на копието и удължена обвивка в атомна разделителна способност. ".

Чрез сравняване на структурите на разширените и свитите състояния, изследователите са успели да моделират как работи T6SS в детайли. "По време на свиването на обвивката пръстен след пръстен се върти и се приближава към предния пръстен, тъй като диаметърът на пръстена се разширява и увеличава. Като по този начин се освобождава копието ", обяснява Баслер." Тази комбинация от свиване и усукване на обвивката води до пробиване на дупка в целевите клетки. За по-малко от две милисекунди, обвивката на T6SS се свива до половината от дължината си и в същото време токсични фурмени спирали като винт. Затова бактериите имат изключително мощна тренировка "

разглобяват се само договорените вериги T6SS

Освен това изследователите се обърнаха и към друг въпрос. След изстрелването на T6SS, бактериите използват повторно отделните компоненти на корпуса, за да сглобят нова пушка. "Дълго време не беше ясно защо случаят просто се сви, но не се разширява", казва Баслер. "Сега бихме могли. вижте, че определен протеинов домейн е изложен на повърхността на обвивката по време на свиване и може да бъде разпознат от специфичен протеин, отговорен за демонтирането на обвивката. В разширеното състояние на обвивката този домейн е скрит и по този начин обвивката T6SS е защитена срещу разглобяване "

Бактериалната пушка ще продължи да бъде обект на бъдещи изследвания. "Един от нашите проекти е посветен на въпроса как T6SS се вгражда в обвивката на бактериалните клетки. Тъй като пушката е изстреляна с такава висока сила, тя трябва да бъде здраво закотвена, в противен случай стрелбата не би работила правилно или би могла да бъде фатална за бактерии, носещи оръжие ".