Anonim

Første syn på bakterier "harpooning " DNA for at accelerere udviklingen

Biologi

Michael Irving

12. juni 2018

2 billeder

Fluorescerende farvestoffer (højre) har givet forskere mulighed for direkte at observere, hvordan bakterier (grøn) udsender harpoonlignende appendager kaldet pili til at låse på DNA-fragmenter (rød) sammenlignet med ingen farvestoffer (venstre) (Credit: Ankur Dalia, Indiana University)

Bakterier udvikler sig hurtigt - og det kan være dårlige nyheder for dem af os, der ikke ønsker at se let behandlede sygdomme, der giver et brølende comeback. Modstand mod antibiotika er en voksende bekymring, men hvis forskere kan se, hvordan mikrober udvikler sig, kan de muligvis gribe ind. Nu har forskere ved Indiana University kigget ind i den lille verden, der producerer de første direkte billeder af bakterier, der udvider "harpuner " til at snare og absorbere bits af DNA.

En af de vigtigste måder bakterier udvikler nye træk på er gennem DNA-optagelse, ellers kendt som vandret genoverførsel. Denne proces gør det muligt for dem at låse på fragmenter af DNA fra deres omgivelser og indarbejde det i deres eget genom, idet de lærer sig nye tricks, såsom antibiotikaresistens. Bakterier kan så dele disse uddrag med hinanden og sprede evnen gennem hele befolkningen.

"Horisontal genoverførsel er en vigtig måde at antibiotikaresistens bevæger sig mellem bakteriearter, men processen er aldrig blevet observeret før, da de involverede strukturer er så utroligt små, " siger Ankur Dalia, seniorforfatter af undersøgelsen. "Det er vigtigt at forstå denne proces, da jo mere vi forstår, hvordan bakterier deler DNA, jo bedre er vores chancer for at modvirke det. "

Mens tidligere forskning har fokuseret på at blokere bakterier fra at dele disse DNA-fragmenter, så den nye undersøgelse at finde måder, der potentielt forhindrer dem i at absorbere dem i første omgang. Det har længe været kendt, at bakterier bruger udvidelige vedhæftninger kendt som pili for at hjælpe dem med at samle DNA fra omkring dem, men direkte beviser, der viser denne mekanisme, har udvist videnskabsmænd indtil nu.

For at fremhæve denne proces - bogstaveligt talt - malede IU-forskerne bakterierne og DNA-fragmenterne med fluorescerende farvestoffer. Holdet var i stand til at observere og fange på videobakterier, der sendte deres pili ud som harpuner for at fange fragmenterne af DNA, før de rullede dem ind igen gennem små porer i bakteriens cellevæg.

"Det er ligesom threading en nål, " siger Courtney Ellison, første forfatter på undersøgelsen. "Størrelsen af ​​hullet i den ydre membran er næsten den nøjagtige bredde af en DNA-helix bøjet i halvt, hvilket sandsynligvis er det, der kommer på tværs. Hvis der var pilen til at guide det, var chancen for, at DNA'et ville ramme pore i lige vinkel for at passere ind i cellen er stort set nul. "

De næste trin for forskerne skal nøje undersøge den anden ende af processen - nemlig hvordan pili låser på DNA. Holdet siger, at proteinet, der anvendes af pili, synes at interagere med DNA på en helt ny måde. Længere ned ad banen kunne fluorescerende farvestoffet bruges til at se nærmere på andre bakteriefunktioner.

Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Microbiology .

Kilde: Indiana University

Fluorescerende farvestoffer (højre) har givet forskere mulighed for direkte at observere, hvordan bakterier (grøn) udsender harpoonlignende appendager kaldet pili til at låse på DNA-fragmenter (rød) sammenlignet med ingen farvestoffer (venstre) (Credit: Ankur Dalia, Indiana University)

En serie stillbilleder, der viser bakterierne ved hjælp af pilus som en harpoon for at isolere DNA-fragmenter for at absorbere dem og udvikle nye træk, såsom antibiotikaresistens (Kredit: Ankur Dalia, Indiana University)

Anbefalet Redaktørens Valg