Na dodávanie nových liečiv by sa dali použiť bakteriálne štruktúry podobné striekačkám v nanorozmeroch

Zoškrabaním červov z dna lodí v prístave v San Diegu ich preštudujte, Vedci zo Štátnej univerzity v San Diegu zistili, že prospešná baktéria, ktorá im pomáha pri zakladaní kolónií, môže byť prínosom aj pre ľudské zdravie, pretože ten istý proces už môže prebiehať v ľudských črevách.

Skúmaním tejto baktérie, ktorá spôsobuje metamorfózu pokorného trubice, morskí mikrobiológovia z SDSU zistili, že ním produkované štruktúry podobné striekačkám v nanorozmeroch - štruktúra prezývaná kvôli svojmu účinku prezývka Hviezda smrti - by sa v budúcnosti mohli použiť na dodávanie nových terapeutík alebo vakcín do cielených buniek a tkanív u ľudí.

Tubeworms ( Hydroides elegans ) sú malé morské tvory s tvrdými škrupinami, ktoré majiteľom lodí a lodí spôsobujú veľa problémov a ekonomických strát. Držia sa na dne člnov a vytvárajú palcové hrubé chrumkavé vrstvy, a tiež priťahujú ďalšie bezstavovce, ako sú barnacles, ktoré sa potom tvoria na nich. Toto takzvané „biologické znečistenie“ vedie k ďalšej hmotnosti a vyššej spotrebe paliva. Takže, všetci od amerického námorníctva po lodný a lodiarsky priemysel sa zaujímajú o to, ako to robia a čo možno urobiť, aby sa tomu zabránilo.

Morský výskum viedol k významnému objavu

Nicholas Shikuma z SDSU už niekoľko rokov študuje červy trubice so študentmi vo svojom laboratóriu, aby presne pochopili, prečo ich to ťahá na určité miesta v oceáne, kde zakladajú kolónie.

Predchádzajúci výskum ostatných ukázal, že podobne ako koralové útesy, morské ježky a morské striekačky, tubusové červy tiež potrebovali priaznivé prostredie na reprodukciu, typicky gravitovali do oblastí so zdravou populáciou baktérií, ako sú Pseudoalteromonas , prospešná baktéria. Shikuma zistil, že baktéria má kontraktilné štruktúry súvisiace s metamorfózou (MAC) - štruktúry podobné striekačkám, ktoré vstrekujú obsah do lariev červov, pomáha transformovať ju na mladistvých červov.

To, čo on a kolegovia vedci nevedeli, bolo, či MACy injekčne podávali biochemikálie do tubusu, aby spôsobili metamorfózu a držali sa lodných trupov. Shikumovo laboratórium použilo na štúdium štruktúr kryo-elektrónovú tomografiu na štúdium štruktúr a našlo sústavy injekčných systémov v tvare smrti, ktoré sú uvoľnené baktériou.

Zistili, že štruktúry striekačiek obsahujú nový efektorový proteín, Mif1, ktorý reguluje biologickú aktivitu v hostiteľovi trubicových červov, a práve tento proteín je zodpovedný za spôsobenie metamorfózy.

Tieto štruktúry striekačiek, ktoré typicky spôsobujú choroby, produkuje veľa patogénov. Je to však prvýkrát, čo sme objavili baktérie, ktoré používajú striekačku na symbiotické účely. “

Nicholas Shikuma, SDSU

Krádež injekčných striekačiek z fágov, ale z dobrého dôvodu

MAC pripomínajú podobné štruktúry striekačiek nachádzajúce sa na bakteriofágoch - vírusoch, ktoré infikujú baktérie - a s evolúciou, baktérie túto štruktúru „ukradli“ z fágov, a dobre ho využili.

„Fág zvyčajne napáda baktérie týmito štruktúrami, ale namiesto toho, aby sa použil na infikovanie iných baktérií, the Pseudoalteromonas teraz ho používa na interakciu s inými zvieratami, ako sú červy, hmyz, a myšacie bunky, “Povedal Shikuma.

„MAC sa vytvoria, keď baktérie podstúpia lýzu buniek - keď sa bunky vyhodia do vzduchu - a baktérie, ktoré to urobia, neskôr odumrú, takže je to skoro ako altruizmus, pretože prospieva zvyšku bakteriálnej populácie. “

Nie každá baktéria v tomto kmeni produkuje MAC, robí to len asi jeden z 50, ale keďže dokážeme vyrobiť bilióny týchto baktérií, dodávka nebude problém a viac z nich môže byť skonštruovaných tak, aby vyrábali MAC, vysvetlil.

Zistenia budú zverejnené 17. septembra v eLife časopis, a nadväzujú na nedávnu publikáciu z laboratória Shikuma, ktorá bola uverejnená v r Bunkové správy v júni tohto roku, ktorá sa zamerala na to, ako táto baktéria interaguje in vitro s bunkami hmyzu a myší. Tento dokument ukázal, ako je možné mikroskopické štruktúry striekačiek upraviť pomocou užitočného zaťaženia, ktoré by potenciálne mohlo niesť terapeutiká alebo vakcíny.

Shikuma získal predbežný patent na zistenia v oboch dokumentoch, o použití MAC na dodanie modifikovaných proteínov. Ako ďalší krok, súčasný výskum v jeho laboratóriu zahŕňa ťažobné údaje z projektu Human Microbiome Project, aby sa zistilo, či my ľudia máme v črevách rovnakú štruktúru bakteriálnych striekačiek, ktorú je možné využiť na terapeutické účely.

• Kliešte teraz nesú mnoho chorôb,
• Črevné bakteriálne zmeny ovplyvňujú výsledky liečby lupusu v tehotenstve