Die ständig wachsende Bedrohung durch " Superbugs " - Stämme von pathogenen Bakterien , die unempfindlich gegen die sind Antibiotika dass gedämpft ihre Vorgängergenerationen- hat die medizinische Gemeinschaft gezwungen, für bakterizide Waffen außerhalb des Bereichs der traditionellen Drogen suchen. Ein aussichtsreicher Kandidat ist der antimikrobiellen Peptids (AMP) , einer Mutter Natur weniger bekannte Abwehrkräfte gegen Infektionen , die einen Krankheitserreger tötet , indem sie , dann erweitert , nanometergroßen Poren in der Zellmembran bis es platzt . Doch bevor dieses Phänomen als medizinische Therapie genutzt werden , müssen die Forscher ein besseres Verständnis davon, wie AMP und Membranen zu interagieren auf der molekularen Ebene .
Mit einem neuartigen bildgebenden Verfahren wird ein Forscherteam um Großbritanniens National Physical Laboratory (NPL ) führte zu helfen erwerben dringend benötigte Einblick in die grundlegenden physikalischen und chemischen Prozesse , die bei der AMP binden mit Membranen und bilden Poren in ihnen vorkommen. Teamleiter Paulina D. Rakowska die neuesten Aspekte dieser Arbeit während der AVS 60. Internationales Symposium diskutieren
Die Beobachtung der Bildung von Poren in Live Zellmembranen durch natürlich vorkommende AMPs ist schwierig, weil die Forscher haben keine Kontrolle über die Schritte im komplexen Prozess . In vielen Fällen sind die Membranen der Zielzellen- Leck, quellen und Bruch , bevor einzelne Poren ausreichend zu untersuchenden erweitern. Rakowska und ihre Kollegen haben dieses Hindernis durch die Kombination von nanoskalige Bildgebung über zwei verschiedene Systeme, Computer- Simulation, ein Kunst von Grund auf ( de novo ) AMP und Lipid-Doppelschichten an einer festen Oberfläche (wie einem unterstützten Lipiddoppelschicht oder SLB bekannt) fest zu überwinden .
Mit der Fähigkeit, spezifisch zu testen , wo und wie die de novo -Peptid bindet an die SLB wird die Porenbildungsverfahrenbis zu der direkten Beobachtung geöffnet . Rasterkraftmikroskopie (AFM) liefert topographische ( strukturellen ) Abbildung des Peptid - behandelten Membran , während die chemische Analyse mit hoher Auflösung im Nanobereich Sekundärionen-Massenspektroskopie ( Nanosims ) durchgeführt.
" Die Daten aus den AFM-Bilder legt nahe, dass Membranen verändern als Folge der Peptid Action und Porenbildung ", sagt Rakowska . " Nanosims Bildgebung an den gleichen Proben durchgeführt, zeigen die genaue Lage der Peptidmolekülen innerhalb der Membranen. "
Rakowska sagt, dass diese Beobachtungen liefern erstmals eine physische und visuelle Hinweise auf antimikrobielle Porenerweiterungvon nano -zu- Mikrometerbereich bis hin zur kompletten Membran Desintegration. "Wir können jetzt den Mechanismus, mit dem dies geschieht, postulieren ", erklärt sie . "Wir glauben, dass die ersten AMPs Bindung mit der Membran aktiv ' rekrutieren ' andere, dasselbe zu tun , was zur Bildung von zahlreichen kleinen Poren. Da diese Poren zu erweitern , sie schließlich zu Membran Zerfall und Zelltod führen . "
Das Research-Team umfasst Wissenschaftler des NPL , dem Londoner Zentrum für Nanotechnologie , University College London, der Universität Oxford , der Universität von Edinburgh , Freie Universität Berlin und IBM. Neueste Publikation des Teams , "Nanoscale Imaging enthüllt seitlich erweitert antimikrobielle Poren in Lipiddoppelschichten ", kürzlich in den Proceedings of the National Academy of Sciences USA erschien .