Unzählige Lehrbücher haben, zeichnet sich Bakterien als einfache, unorganisierte blobs von Molekülen.
Jetzt, mit Hilfe modernster Technologien zu erforschen das Innenleben von Bakterien, die in noch nie da gewesenen detail, Biologen an der University of California in San Diego haben entdeckt, dass in der Tat die Bakterien haben mehr Gemeinsamkeiten mit ausgereiften menschlichen Zellen als bisher bekannt.
Die Veröffentlichung Ihrer Arbeit Juni 13 in der Zeitschrift Cell, UC San Diego Forscher in Professor Joe Pogliano und Assistant Professor Elizabeth Villa, die Labore haben, die das erste Beispiel der Ladung innerhalb der bakteriellen Zellen, die im Transit entlang Laufband-ähnlichen Strukturen in einem Prozess ähnlich dem Auftritt in unseren eigenen Zellen.
„Es ist nicht so, dass Bakterien, die langweilig sind, aber bisher hatten wir nicht eine sehr gute Fähigkeit, Sie zu betrachten im detail“, sagte Villa, einer der Papier der entsprechenden Autoren. „Mit neuen Technologien können wir beginnen zu verstehen, die erstaunliche Innenleben von Bakterien und schauen Sie sich alle von Ihren sehr anspruchsvollen organisatorischen Prinzipien.“
Studie erste Autor Vorrapon Chaikeeratisak von UC San Diego Abteilung der Biologischen Wissenschaften, und seine Kollegen analysierten Riesen Pseudomonas Bakteriophagen (auch bekannt als Phagen, die Bezeichnung der Viren, die infizieren Bakterienzellen). Frühere Erkenntnisse aus Pogliano ’s und Villa‘ s labs festgestellt, dass Phagen, konvertieren Sie die Zellen, die Sie infiziert haben, die in Säuger-Typ-Zellen mit einem zentral gelegenen Zellkern-Struktur, gebildet durch eine protein-Hülle umgeben der replizierten Phagen-DNA. In der neuen Studie haben die Forscher dokumentiert, die einen vorher nie gesehenen Prozess, Transporte viralen Komponenten genannt capsids an die DNA an die zentrale Kern-Struktur. Sie folgte als capsids zog aus einer assembly site auf dem host-Membran, verschleppt auf ein Förderband, auf dem-wie Pfad, der aus Filamenten und schließlich erreichte Ihre endgültige Phagen-DNA Ziel.
„Sie Reiten auf einem Laufband, um zu bekommen, wo sich die DNA befindet sich im inneren des protein-shell, und das ist entscheidend für den Lebenszyklus des Phagen“, sagte Pogliano, professor in der Sektion für Molekularbiologie. „Niemand hat Sie gesehen, diese intrazellulären cargo-Reisen entlang eines filaments in bakterielle Zellen vor.“
„Die Art, wie dieser Riesen-Phagen repliziert in Bakterien ist so faszinierend“, sagte Chaikeeratisak. „Es gibt eine Menge mehr Fragen zu erforschen, die Mechanismen, die verwendet wird, um die übernahme der bakteriellen Wirtszelle.“
Das öffnen der Tür zu der neuen Entdeckung war die Forschung Kombination von Zeitraffer-Fluoreszenzmikroskopie, die eine Breite Perspektive der Bewegung innerhalb der Zelle, ähnlich wie ein Google Earth-Karte der Perspektive von Straßen in Abstimmung mit der cryo-Elektronen-Tomographie, die die Fähigkeit zoom in einem „street-level“ – Sicht, die erlaubt, die Wissenschaftler zu analysieren, die Komponenten auf einer Skala von einzelnen Fahrzeugen und Menschen in Ihnen.
Villa sagte, jede Technik die Perspektive dazu beigetragen, wesentliche Antworten, sondern brachte auch neue Fragen hinsichtlich der Transport-und verteilungsmechanismen innerhalb der bakteriellen Zellen. Kanika Khanna, ein student Mitglied der beiden labs, ist ausgebildet, um beide Technologien verwenden zu sammeln Daten und Erkenntnisse aus den einzelnen.
„Zoom in-und out-erlaubt uns zu beobachten, ein einmaliges Beispiel, wo die Dinge einfach nicht nach dem Zufallsprinzip diffuse innerhalb der bakteriellen Zellen,“ sagte Khanna. „Diese Phagen entwickelt haben, eine anspruchsvolle und gerichtet Mechanismus der transport mit Fäden zu replizieren, die im inneren Ihrer Wirte, wir könnten nicht anders gesehen.“
Phagen infizieren und Angriff viele Arten von Bakterien und sind dafür bekannt, live natürlich in Boden, Wasser und Menschen. Pogliano glaubt, dass die neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis mehr über die evolutionäre Entwicklung von Phagen, die in jüngster Zeit Gegenstand der Aufmerksamkeit.
„Viren wie Phagen untersucht wurden für 100 Jahre, aber Sie sind jetzt zu empfangen erneutes Interesse, weil das Potenzial der Nutzung für die Phagen-Therapie,“ sagte Pogliano.
Die Art der Phagen untersucht in dem neuen Papier ist die Art, die eines Tages genutzt werden könnte, neue Behandlungen, um zu heilen eine Vielzahl von Infektionen.
Im letzten Jahr der UC San Diego School of Medicine begann das Zentrum für Innovative Phagen-Anwendungen und-Therapeutika (IPATH), die wurde ins Leben gerufen, um die Entwicklung neuer Therapien für Infektionskrankheiten als weit verbreitete Widerstand gegen traditionelle Antibiotika weiter zu wachsen.
„Wenn wir verstehen, wie Phagen arbeiten im inneren Bakterien und was Sie tun, ist das Endziel wäre, dass Sie vielleicht in der Lage zu konzipieren maßgeschneiderte Phagen für bestimmte Infektionen, die resistent sind“, sagte Villa.
Neben Chaikeeratisak, Khanna, Pogliano und Villa, Mitautoren der Studie sind Katrina Nguyen, Joseph Sugie, MacKennon Egan, Marcella Erb, Anastasia Vavilina und Kit Pogliano von UC San Diego Abteilung der Biologischen Wissenschaften; Poochit Nonejuie der Mahidol-Universität in Thailand; und Eliza Nieweglowska und David Agard von UC San Francisco.