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细菌如何“穿过”表面

细菌使用称为菌毛的长而线状的附着物与其环境相互作用。在一些微生物中,称为IV型菌毛的特定形式的细丝也能够进行运动。

细菌如何“穿过”表面

洛桑瑞士联邦理工学院的生物物理学家Alexandre Persat说,为IV型菌毛提供动力的分子马达是自然界中发现的最强的分子马达,产生大的力量以从表面收回细丝。“我们想知道这是如何协调的 - 这些菌毛是否以随机的方式用于运动,或者它们是否同步其电机的活动。”

IV型皮利运动很快,使用传统显微镜很难看到它们。因此,Persat和他的同事使用干涉散射显微镜(iSCAT),这是牛津大学最近开发的一种技术,它允许研究人员在不标记活细胞的情况下查看活细胞的微小结构。该方法涉及将激光照射在样品上并捕获由散射光和参考光之间的干涉产生的信号,该方法以前用于成像肌动蛋白丝,即参与细胞运动的细胞骨架的组分。Persat的团队认为iSCAT也可以与pili合作。

“这是一种惊人的方法 - 我认为它将具有变革性,”蒙特利尔大学的微生物学家伊夫·布伦说,他没有参与这项研究。“对于这种[技术]来说很酷的事情是你不需要对菌毛进行任何修改。”

使用iSCAT观察铜绿假单胞菌,研究人员观察到IV型菌毛的运动 - 延伸,附着和回缩 - 以同步序列发生。一旦附件接触到表面,螺旋内的马达就会激活并拉动细丝,推动细胞向前移动。微生物检测到它们在表面上接触并将其用作运动信号的能力“让人想起高阶生物体中运动中发生的事情,”Persat说,例如人类使用多种感觉信号的能力协调我们的运动。

加拿大麦克马斯特大学(McMaster University)的微生物学家Lori Burrows表示,“吸头附着并且细菌似乎可以通过接合电机来响应这一事件,这种事实很有意义”,他没有参与这项工作。但是,如何确切地说,在一端的附件与马达相互接合仍然是一个谜。

Burrows指出,一种可能的机制涉及IV型菌毛膜中的感觉系统。她的团队之前曾报道,菌毛膜内的传感器可以检测到其亚基的解开,当微生物附着在表面时就会发生这种情况。

Persat计划在未来的工作中解决这个问题。他补充说,理解内部沟通机制可能会有健康应用。例如,已知感染植物和动物的铜绿假单胞菌利用其“触觉”来帮助调节致病基因,因此通过进一步探索这一过程,科学家们可以设法干扰它。“希望我们能。。。开发一些针对铜绿假单胞菌或其他系统的治疗方法,“Persat说。“那是梦想。”

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