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Les chercheurs se démêlent des secrets des bactéries de forme-décalage

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Utilisant la microscopie de temps-faute et d'autres nouvelles techniques, les chercheurs chez Stanford et le Princeton ont créé un compte légal détaillant exactement comment les bactéries retirent un tour de forme-décalage.

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Il y a soixante ans, le scientifique Prize-winning Joshua Lederberg, PhD Nobel, a décrit la première fois un mystère biologique. Il a montré comment les bactéries pourraient perdre les murs du cellule qui définissent leurs formes, devenant potentiellement moins évidents au système immunitaire, seulement plus tard pour retourner à leur grille d'origine et pour regagner leur plein potentiel infectieux.

Maintenant, utilisant la microscopie de temps-faute et d'autres nouvelles techniques, K.C. Huang, PhD, assistant de la technologie biologique à Stanford, et à collègues ici et chez Princeton ont créé un compte légal détaillant exactement comment les bactéries retirent ce tour de forme-décalage.

Dans un document édité le 23 juillet 2014 en ligne, en microbiologie moléculaire, ils décrivent les expériences, offrant une explication étape-par-étape de ce comportement curieux, et jettent également la lumière sur une des manières que les bactéries peuvent développer la résistance antibiotique. Huang est auteur aîné du papier, et les facturations de Gabriel, un étudiant de troisième cycle dans la physique, est l'auteur important.

Huang ? l'équipe de s a expérimenté avec Escherichia coli, une des bactéries qui peuvent causer l'intoxication alimentaire. Il ? s également un favori des scientifiques de laboratoire, qui ont étudié l'organization pendant plus de 100 années.

Leurs expériences se sont concentrées sur la paroi cellulaire rigide qui donne à Escherichia coli sa forme rod-like caractéristique.

Dans le sauvage, la paroi cellulaire existe pour protéger la bactérie, mais elle envoient également les signaux qui peuvent alerter notre système immunitaire à la présence d'un intrus potentiellement infectieux.

? Une cellule bactérienne cela ? l'élevage de s jette également constamment des pièces de sa paroi cellulaire, semblables à la façon dont un serpent jette sa peau de temps à autre ? Huang a dit. ? Si une bactérie pourrait se débarasser de sa paroi cellulaire, pourrait-elle effectivement aller undercover et éviter de dégager les signaux que son centre serveur infecté pourrait employer pour essayer de monter une réponse contre cet envahisseur. ?

Quand la paroi cellulaire rigide est dissoute, la bactérie devient une goutte diforme appelée une L-forme.

Suivez les protéines

Dans les années 50, Lederberg, qui plus tard a fondé le département de la génétique chez Stanford, a prouvé qu'Escherichia coli pourrait survivre pendant un certain temps car des L-formes et puis récupère leurs formes rodlike dans un retour appelé de processus.

Huang ? l'équipe de s a créé un arrangement de moléculaire-niveau du processus que Lederberg a observé la première fois. Ils ont utilisé les microscopes à haute résolution pour enregistrer des images de temps-faute des gouttes devenantes et puis du retour de L-forme de cellules rod-shaped d'Escherichia coli à rod-shaped encore.

Escherichia coli ? la paroi cellulaire de s est tricotée ensemble par les protéines, une classe des molécules qui fonctionnent ensemble pour remplir beaucoup de fonctions biologiques. ? Il ? s aiment un orchestre dans lequel plusieurs protéines exécutent différents rôles exigés pour construire la paroi cellulaire ? Huang a dit.

La recherche précédente a montré cette une protéine, MreB, actes comme le conducteur, coordonnant les efforts de plusieurs autres protéines. Mais ces études se sont concentrées sur Escherichia coli normal et rod-shaped. Dans cette expérience, Huang ? l'équipe de s a voulu comprendre comment MreB a factorisé dans le processus par lequel les L-formes ont retourné de nouveau à la normale.

? Nous avons eu un soupçon qui comme conducteur de cet orchestre pendant la croissance régulière, MreB pourrait également être critique pour le retour ? Huang a dit.

L-formes croissantes

Sous le regard fixe inlassable de leur microscope de temps-faute, les chercheurs ont élevé des cellules d'Escherichia coli dosées avec le cefsulodin antibiotique. Un parent de pénicilline, cefsulodin empêche Escherichia coli des murs du cellule de bâtiment.

Le cefsulodin n'a pas tué Escherichia coli, mais pendant que les cellules divisaient et créaient les générations successives, les bactéries ont perdu leurs murs rod-shaped et sont devenues des L-formes de bloblike.

Les bioengineers ont laissé les L-formes se développer et se reproduire pendant quelques heures avant de rincer le cefsulodin. Tout le moment ils ont gardé ces gouttes sous la surveillance microscopique. Pendant que les cellules continuaient à se reproduire, les images de temps-faute ont prouvé que les générations postérieures ont lentement regagné leur forme rodlike.

Cette expérience a documenté le processus du retour au format standard. Mais elle n'a pas montré que MreB était essentiel.

Pour démontrer le lien entre la forme de tige et le MreB, les ingénieurs ont effectué une variation sur cette expérience.

Après avoir ajouté le cefsulodin et avoir laissé Escherichia coli rod-shaped reproduisez pour devenir les L-formes diformes, ils a rincé de nouveau l'antibiotique.

Mais cette fois, ils ont ajouté un antibiotique différent qui a spécifiquement supprimé la fonction de MreB. Pendant deux heures plus tard, les murs du cellule sont retournés, comme structure rigide protégeant la cellule.

I ? m a toujours stupéfié de découvrir les manières dans lesquelles la biologie est programmée tellement robuste.

Mais cette fois les cellules étaient encore formées comme des gouttes, et par la suite toutes ces cellules difformes sont mortes.

? Ce que nous avons trouvé était très rigide : Il était critique pour que ce processus de retour se produise MreB, et sans MreB ce qui se produirait est que les cellules augmenteraient juste dans la taille sans n'importe quelle notion de leur forme normale ? Huang a dit.

En plus d'offrir des aperçus fondamentaux de la façon dont les cellules maintiennent leurs structures, Huang a dit que les résultats pourraient aider des chercheurs à comprendre comment quelques bactéries s'adaptent aux environnements stressants.

Beaucoup d'antibiotiques, y compris la pénicilline, visent la paroi cellulaire. Mais les bactéries peuvent perdre leurs murs du cellule et plus tard puis récupérer leurs formes. Ce processus de retour pourrait expliquer comment les bactéries développent la résistance aux antibiotiques et établissent des infections chroniques. Les populations qui survivent dans la L-forme et retournent à leur forme originale peuvent ne pas être comme susceptibles de la prochaine dose d'antibiotiques.

? Un meilleur arrangement de construction de paroi cellulaire a pu mener pour améliorer des stratégies antibiotiques ? Huang a dit. ? Et I ? m a toujours stupéfié de découvrir les manières dans lesquelles la biologie est programmée tellement robuste. ?

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