Щоб позбутися неприємних конкурентів, деякі бактерії використовують складну зброю: гвинтівку з наномасштабом. Дослідники з Біоцентра Базельського університету тепер отримали нові уявлення про конструкцію, спосіб дії та переробку цієї зброї.Повідомляючи в журналі Nature, мікробіологія, пробивна гвинтівка пробиває діру в сусідніх клітинах всього за кілька тисячних секунди і вводить коктейль з токсинів.

гвинтівка

Мільйони крихітних мікробів на листі, камені або на нашій шкірі борються за простір. І майже скрізь їм доводиться змагатися за ресурси та поживні речовини. В ході еволюції деякі бактерії розробили зброю, щоб впорскувати токсичний коктейль конкурентам та суперникам у своєму сусідстві, таким чином усуваючи їх. Серед експертів ця схожа на гвинтівку зброя також відома як система секреції типу VI T6SS.

Два роки тому професор Марек Баслер зміг з'ясувати атомну структуру гвинтівки в стані "після стрільби". У поточному дослідженні, яке було проведено у співпраці з різними дослідницькими групами та технологічними платформами в Biozentrum, його команда зараз розробила структуру гвинтівки "готова до стрільби". На основі цих висновків дослідники змогли змоделювати, як працює ця гвинтівка T6SS.

Структура нанорозмірної рушниці для списа змінюється під час стрільби

Гвинтівка складається з декількох компонентів, включаючи кобуру та спис із гострим вершиною. Оболонка складається з більш ніж 200 з'єднаних білкових кілець, схожих на зірочки, які збираються навколо внутрішньої жорсткої фурми. Коли Т6SS вистрілюється, оболонка швидко стискається і виштовхує токсичну фурму з клітини, яка потім може проникати в сусідні клітини, де виділяє смертоносні токсини. "До цього часу існували лише припущення про те, як змінюється структура оболонки T6SS під час скорочення", - говорить Баслер. За допомогою кріоелектронної мікроскопії, доступної від C-CINA, ми тепер отримали зображення фурми та розширену оболонку в атомній роздільній здатності. ".

Порівнюючи структури розширеного і скороченого станів, дослідники змогли детально змоделювати, як працює T6SS. "Під час скорочення оболонки кільце за кільцем обертається і наближається до переднього кільця, оскільки діаметр кільця розширюється і збільшується. Таким чином звільняючись фурса, - пояснює Баслер. - Ця комбінація скорочення оболонки і скручування призводить до того, що дірка пробивається в клітини-мішені. Менш ніж за дві мілісекунди оболонка T6SS стискається до половини своєї довжини і, одночасно, токсична фурма спіралі, як гвинт. Тому бактерії мають надзвичайно потужну дриль "

демонтуються лише контрактні ланцюги T6SS

Крім того, дослідники також звернулися до іншого питання. Вистріливши T6SS, бактерії повторно використовують окремі компоненти корпусу, щоб зібрати нову гвинтівку. "Довгий час було незрозуміло, чому справа просто скоротилася, але не поширилася", - говорить Баслер. - Тепер ми могли б. побачити, що певний білковий домен виявляється на поверхні оболонки під час скорочення і може бути розпізнаний конкретним білком, відповідальним за демонтаж оболонки. У розширеному стані оболонки цей домен прихований, і таким чином оболонка T6SS захищена від розбирання "

Бактеріальна гвинтівка і надалі буде предметом подальших досліджень ". Один з наших проектів присвячений питанню того, як T6SS вбудовується в оболонку бактеріальних клітин. Оскільки гвинтівка стріляється з такою великою силою, вона повинна бути міцно закріплена, інакше стрільба не буде працювати належним чином або може призвести до летального результату для бактерій, що несуть зброю ".