Bakterijske strukture, podobne nanometrski brizgi, bi lahko uporabili za dostavo novih zdravil

S strganjem cevastih črvov z dna čolnov v pristanišču San Diego, da jih preuči, Raziskovalci državne univerze v San Diegu so odkrili, da bi lahko bila koristna bakterija, ki jim pomaga pri ustanavljanju kolonij, tudi blaginja za zdravje ljudi, ker se lahko isti proces že zgodi v človeškem črevesju.

S preučevanjem te bakterije, ki povzroča sklepno glivico pri metamorfozi, morski mikrobiologi na SDSU so odkrili, da bi lahko nanodelne strukture, podobne brizgam, izdelane - strukturo, ki jo zaradi učinka poimenujejo Zvezda smrti - v prihodnosti lahko uporabile za dostavo novih zdravil ali cepiv ciljnim celicam in tkivom pri ljudeh.

Cevasti črvi ( Hydroides elegans ) so drobna morska bitja s trdimi lupinami, ki lastnikom čolnov in ladij povzročajo veliko težav in gospodarsko izgubo. Lepijo se za dno čolnov in tvorijo skorje debele palce, in pritegnejo tudi druge nevretenčarje, kot so črepinje, ki se nato oblikujejo na njih. Ta tako imenovana „bioobrasta“ vodi do dodatne teže in večje porabe goriva. Torej, vse od mornarice ZDA do ladijske industrije in industrije gradnje čolnov zanima, kako to počnejo in kaj lahko storijo, da se to prepreči.

Morske raziskave so pripeljale do pomembnega odkritja

Nicholas Shikuma z SDSU že nekaj let proučuje cevaste črve s študenti v svojem laboratoriju, natančno razumeti, zakaj jih pritegnejo določena mesta v oceanu, kjer ustanavljajo kolonije.

Prejšnje raziskave drugih so pokazale, da tako kot koralni grebeni, morski ježki in morski brizgalki, cevni črvi so za razmnoževanje potrebovali tudi ugodno okolje, zato so običajno gravitirali na območja z zdravo populacijo bakterij Pseudoalteromonas , koristna bakterija. Shikuma je odkril, da ima bakterija z Metamorfozo povezane kontraktilne strukture (MAC) - strukture, podobne brizgam, ki vbrizgajo vsebino v ličinke cevovodov, pomaga pri preoblikovanju v mladostne črve.

On in njegovi znanstveniki niso vedeli, ali so MAC -ji v cevko vnesli biokemično snov, da bi povzročili metamorfozo in se držali trupov čolnov. Shikumin laboratorij je uporabil krio-elektronsko tomografijo za preučevanje struktur in odkril niz sistemov za injiciranje v obliki zvezde smrti, ki jih sprošča bakterija.

Odkrili so, da strukture brizg vsebujejo nov efektorski protein, Mif1, ki uravnava biološko aktivnost pri gostitelju cevnih črvov, in ta beljakovina je odgovorna za povzročanje metamorfoze.

Veliko patogenov proizvaja te strukture brizg, ki običajno povzročajo bolezni. Toda to je prvič, da smo odkrili bakterije, ki brizgo uporabljajo za simbiotski namen. "

Nicholas Shikuma, SDSU

Kraja brizg iz fagov, ampak z dobrim razlogom

MAC -ji so podobni podobnim strukturam brizg, ki jih najdemo na bakteriofagih - virusih, ki okužijo bakterije - in z razvojem, bakterije so "ukradle" to strukturo iz fagov, in jo dobro uporabili.

"Fag običajno s temi strukturami napada bakterije, namesto da bi ga uporabili za okužbo drugih bakterij, the Pseudoalteromonas zdaj ga uporablja za interakcijo z drugimi živalmi, kot so ceviči, žuželke, in mišje celice, "Je dejal Shikuma.

"MAC nastanejo, ko bakterije doživijo lizo celic - ko se celice raznesejo - in bakterije, ki to storijo, nato umrejo, tako da je skoraj kot altruizem, ker koristi preostali populaciji bakterij. "

Vsaka bakterija v tem sevu ne proizvaja MAC, le eden od 50 to stori, ker pa lahko proizvedemo bilijone teh bakterij, dobava ne bo problem in več jih je mogoče izdelati za proizvodnjo MAC -jev, je pojasnil.

Ugotovitve bodo objavljene 17. septembra v eLife dnevnik, in sledite nedavni publikaciji iz laboratorija Shikuma, ki je izšla leta Poročila o celicah junija letos, ki je preučil, kako ta bakterija in vitro medsebojno deluje s celicami žuželk in miši. Ta dokument je pokazal, kako je mogoče mikroskopske strukture brizg spremeniti z nosilnostmi, ki bi lahko nosile terapevtike ali cepiva.

Shikuma je pridobil začasen patent za ugotovitve v obeh dokumentih, o uporabi MAC za dostavo modificiranih beljakovin. Kot naslednji korak, trenutne raziskave v njegovem laboratoriju vključujejo rudarske podatke iz projekta Human Microbiome Project, da bi ugotovili, ali imamo ljudje v črevesju isto strukturo bakterijske brizge, ki jo lahko uporabimo za terapevtske namene.

• Klopi, ki zdaj prenašajo več bolezni,
• Bakterijske spremembe v črevesju vplivajo na rezultate zdravljenja lupusa v nosečnosti