許多教科書將細菌描述為簡單無序的分子簇?,F(xiàn)在,利用先進的技術以前所未有的細節(jié)探索細菌的內(nèi)部運作,加州大學圣地亞哥分校的生物學家發(fā)現(xiàn),細菌實際上與以前已知的復雜人類細胞有更多的共同點。
6月13日,他們在加州大學圣地亞哥分校的研究小組發(fā)表了他們的工作。在喬波格里亞諾教授和伊麗莎白維拉助理教授的實驗室工作的研究人員提供了第一個在細菌細胞中的貨物運輸過程,這與我們自己的細胞相似。
該論文的相應作者之一維拉說:“并不是說細菌很無聊,而是我們以前沒有很好的能力去仔細研究它們?!坝辛诵录夹g,我們可以開始了解細菌驚人的內(nèi)在生命,以及它們所有非常復雜的組織原理。”
這項研究的第一作者、加州大學圣地亞哥分校生物科學系的Vorrapon Chaikeeratisak和他的同事分析了巨大的假單胞菌噬菌體(也稱為噬菌體,用于描述感染細菌細胞的病毒)。來自Pogliano和Villa實驗室的早期見解發(fā)現(xiàn),噬菌體將其感染細胞轉化為哺乳動物細胞,其中心位于核狀結構中,該結構由復制的噬菌體DNA周圍的蛋白質(zhì)外殼形成。在這項新的研究中,研究人員記錄了一個前所未見的過程,該過程將稱為衣殼的病毒成分運輸?shù)街醒腩惡私Y構的脫氧核糖核酸中。當衣殼從宿主膜上的組裝位點移除時,它被運輸?shù)接杉毥z組成的傳輸帶路徑,并最終到達它們的最終噬菌體脫氧核糖核酸目的地。
分子生物學教授Pogliano說:“他們沿著跑步機騎到蛋白質(zhì)外殼中DNA的位置,這對噬菌體的生命周期非常重要?!耙郧皼]有人見過這個細胞中的貨物沿著細菌細胞中的細絲移動。”
“這種巨大的噬菌體在細菌中復制的方式令人著迷,”柴基拉蒂薩克說?!瓣P于它用來接管細菌宿主細胞的機制,仍有許多問題需要討論?!?
新發(fā)現(xiàn)的門是延時熒光顯微鏡的研究組合,它提供了細胞內(nèi)運動的廣闊視角,類似于谷歌地球地圖的道路視角,并提供了一個可以與冰凍電子斷層掃描相協(xié)調(diào)放大“街道層面”的視圖,使科學家能夠分析每輛車及其人員的組成。
Vera說,每種技術的觀點都有助于提供關鍵答案,但也帶來了關于細菌細胞內(nèi)運輸和分布機制的新問題。Kanika Khanna是這兩個實驗室的學生成員。他們接受過培訓,可以使用這兩種技術獲得每種技術的數(shù)據(jù)和見解。
“放大和縮小可以讓我們觀察到一個獨特的例子,那就是細菌細胞中的物質(zhì)不會隨意擴散,”卡納說?!斑@些噬菌體已經(jīng)開發(fā)出一種復雜而有針對性的運輸機制,利用細絲在宿主體內(nèi)復制,這是我們無法看到的?!?
噬菌體感染和攻擊多種類型的細菌,眾所周知,它自然生活在土壤、海水和人類中。Pogliano認為,這一新發(fā)現(xiàn)對于更多地了解噬菌體的進化和發(fā)展非常重要,噬菌體已經(jīng)成為近年來備受關注的話題。
“像噬菌體這樣的病毒已經(jīng)被研究了100年,但由于有可能將其用于噬菌體治療,它們現(xiàn)在受到了新的關注,”Pogliano說。新論文中研究的噬菌體類型是新的療法,有一天可以用來治療各種感染。
去年,加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院啟動了創(chuàng)新噬菌體應用和治療中心(IPATH),該中心旨在開發(fā)新的傳染病治療方法,因為對傳統(tǒng)抗生素的廣泛耐藥性持續(xù)增長。
維拉說:“如果我們了解噬菌體在細菌內(nèi)部是如何工作的,以及它們是做什么的,最終目標是你可以開始為特定的抗感染感染設計定制的噬菌體。
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