Bakterien verwenden Batman -Like Enterhaken , um " Slingshot " auf Oberflächen

Bakterien verwenden verschiedene Anhängsel über Oberflächen vor der Bildung multizellulärer bakterielle Biofilme zu bewegen. Einige Arten zeigen eine besonders ruckartigen Bewegungsform als " Zucken " Motilität , die möglichst durch haarStrukturenauf ihrer Oberfläche als Typ IV Pili oder TFP hat , ist bekannt.

" TFP wirken wie Batmans Enterhaken ", sagte Gerard Wong , Professor für Bioengineering und der Chemie und Biochemie an der UCLA Henry Samueli School of Engineering und Applied Science und dem California Nanosystems Institute ( CNSI ) an der UCLA . "Diese Enterhaken erstrecken kann und an eine Oberfläche zu binden und zurückziehen und ziehen Sie die Zelle zusammen . "

In einer Studie zu Online in dieser Woche veröffentlicht werden Proceedings of the National Academy of Sciences ,Wong und seine Kollegen an der UCLA Technik identifizieren die komplexe Abfolge von Bewegungen , aus denen dieses Zucken Motilität in Pseudomonas aeruginosa, Ein Biofilm bildenden Erreger teilweise für den tödlichen Infektionen in gesehen verantwortlich Mukoviszidose .

Während ihre Beobachtungen , Wong und sein Team machte eine überraschende Entdeckung . Mit einem High -Speed-Kamera und eine neue Zwei-Punkt- Tracking-Algorithmus , bemerkten sie , dass die Bakterien hatten die einzigartige Fähigkeit, " Schleuder " auf Oberflächen.

Das Team fand heraus , dass lineare Translations zieht konstanter Geschwindigkeit mit Geschwindigkeitsspitzen , die 20-mal schneller waren, aber dauerte nur Millisekunden abwechselten. Diese Aktion würde immer und immer wieder zu wiederholen.

" Die konstante Geschwindigkeit ist auf den Zug von mehreren TFP , die Geschwindigkeit Spitze ist durch die Freisetzung einer einzelnen TFP ", sagte Wong . " Die Trennwirkung führt zu einer schnellen Schleuderbewegungtatsächlich macht die Bakterien effizient , indem man es Übersteuern . "

Die Fähigkeit, sich zu drehen und die Richtung ändern ist für Bakterien zu sich ständig ändernden Oberflächenbedingungen anzupassen , da sie Biofilme zu bilden. Die Forscher fanden heraus , dass die Schleuderbewegunghalf / i> P . aeruginosa viel effizienter bewegen sich durch die Polysaccharide sie auf Oberflächen während der Biofilmbildung , ein Phänomen, das als Strukturviskosität bekannt absondern.

" Wenn man sich die Oberflächen der Bakterien müssen weiter schauen , werden sie in der Regel in goop bedeckt. Bakterielle Zellen sezernieren Polysaccharide auf Oberflächen , die ein bisschen wie Melasse ", sagte Wong . "Da diese Polysaccharide sind lange Polymermoleküle , die verfangen können , das sind sehr viskos und kann möglicherweise Bewegung zu behindern. Wenn Sie jedoch sehr schnell in dieser Polymerflüssigkeitenzu bewegen , wird die Viskosität viel niedriger im Vergleich zu , wenn Sie langsam in Bewegung sind . Die Flüssigkeit wird dann mehr scheinen, wie Wasser als Melasse. Diese Art von Phänomen ist , um chemische Ingenieure und Physiker bekannt. "

Da das Zucken Bewegung von Bakterien mit TFP hängt von den physikalischen Verteilungen von TFP auf der Oberfläche von einzelnen Zellen , hofft Wong , dass die Analyse der Motilität Muster können in der Zukunft neue Verfahren zur biometrischen " Fingerprinting " von Einzelzellen für Einzelzelldiagnostikermöglichen .

" Es gibt uns die Möglichkeit, nicht nur die Identifizierung Arten von Bakterien , aber die Möglichkeit, auch die Identifizierung einzelner Zellen . Vielleicht in der Zukunft , können wir bei einer Zell schauen und versuchen, die gleiche Zelle später auf der Grundlage , wie es sich bewegt zu finden" er sagte.

Die Studie wurde von der National Institutes of Health und der National Science Foundation . Die Hauptautoren sind Fan Jin von der UCLA Department of Bioengineering , der UCLA Abteilung Chemie und Biochemie, und die CNSI und Jacinta C. Conrad von der Abteilung für chemische und molekularbiologische Technik an der University of Houston.

Quelle:
Wileen Wong Kromhout
Universität von Kalifornien - Los Angeles