Новини науки

Білкові нитки, за допомогою яких бактерії передають один одному гени стійкості до антибіотиків, виявилися неймовірно міцними та стабільними. Завдяки фосфоліпідній "склейці" вони витримують інтенсивне перемішування, вплив агресивних хімікатів та високих температур, забезпечуючи обмін ДНК у найнесприятливіших обставинах.

Стійкість до дії антибіотиків та інші вигідні адаптації, що є у однієї бактерії, можуть передаватися її сусідам у процесі горизонтального перенесення генів. Один з основних механізмів такого перенесення – кон’югація, безпосередня сполука клітин спеціальними білковими нитками, F-пилами, які утримують їх разом для обміну фрагментами ДНК. Про це повідомляється у статті, опублікованій у журналі Nature Communications.

Нитки F-пилок – досить довгі і тонкі, тому вважається, що кон’югацію можна утруднити або зовсім порушити зовнішнім впливом, наприклад, інтенсивним перемішуванням. Однак нова робота вчених із Імперського коледжу Лондона показала, що такі умови анітрохи не заважають кон’югації та перенесення генів. F-пили виявилися несподівано міцними та стійкими, витримуючи і високі температури, і хімічно агресивне середовище.

Йонаш Патковськи (Jonasz Patkowski) та його колеги проводили експерименти з кон’югуючими бактеріями кишкової палички. Виявилося, що перемішування середовища лише підвищує ефективність перенесення генів між ними та стимулює утворення міцної біоплівки, об’єднання бактерій, що підвищує їх стійкість до негативних факторів середовища.

Вчені закріплювали окремі клітини на підкладці та розтягували з F-пили, показавши, що вони винятково еластичні. Крім цього, білкові нитки витримували вплив досить агресивних хімічних речовин, таких як сечовина і луг натрію, і температури аж до 100 °C. Щоб з’ясувати, звідки виникає така стабільність, біологи розглянули молекулярну структуру F-пилок кишкової палички.

Ці нитки складені з багатьох окремих блоків — білкових мономерів, додатково стабілізованих фосфоліпідами. Комп’ютерне моделювання показало, що саме фосфоліпіди забезпечують їх еластичність і пружність, дозволяючи згинатися, розтягуватися і скорочуватися, на зразок пружини. Без них білкові нитки легко розривалися на окремі фрагменти.

Все це дозволить нам краще розібратися з тим, як у бактерій відбувається горизонтальний обмін генами – найважливіший фактор поширення стійкості до антибіотиків, яка з кожним роком призводить до більшої кількості тяжких хвороб та смертей. Крім того, незвичайні властивості пилок можуть стати в нагоді інженерам і допоможуть у розробці більш міцних молекулярних структур.