Открытие, сделанное возможным через революционный метод, используемый, чтобы окрасить бактериальные клеточные стенки развитыми в IU, является важным шагом вперед в исследовании в области бактериального роста и могло сообщить усилиям разработать лекарства, которые борются с устойчивыми к антибиотикам бактериями.Глобально, устойчивые к антибиотикам бактерии или «супербактерии», представляют главную угрозу для здоровья человека.
Всемирная организация здравоохранения оценивает, что приблизительно 480 000 человек заражаются множественным лекарственным стойким туберкулезом каждый год. В США Центры по контролю и профилактике заболеваний оценивают, что каждая 4-я внутрибольничная инфекция в долгосрочных пациентах вызвана шестью главными напряжениями ошибок.
«Это – первое исследование, которое ‘соединит точки’ между каждой частью клетки, привлеченной в бактериальное клеточное подразделение», сказал Ив Брюн, профессор Клайда Калбертсона Биологии в Блумингтонском Колледже IU Искусств и Отделе Наук Биологии, который является автором на исследовании. «Мы наконец закрыли круг на этом механизме и открыли дверь в более точные методы в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями.«Если Вы понимаете, как двигатель работает, Вы можете закрыть его, удалив единственную часть», сказал Брун. «Вы больше не должны бросать молоток в работы, чтобы разрушить его».Ранние антибиотики как пенициллин функционируют как молоток: тупой инструмент, который уничтожает бактериальную клетку посреди подразделения, обманывая делающие клеточную стенку ферменты, названные связывающими белками пенициллина или ПЕТАБИТ/СЕК, в закрепление с препаратом, а не стандартными блоками клеточных стенок, заставляя стены нарушить и клетки, чтобы взорваться.Другие части клетки, которые ведут бактериальное подразделение, включают cytoskeletal белки, названные FtsA и FtsZ, которые формируют подобные скелету волокна в клетках к прямому строительству клеточной стенки.
Все три элемента должны скоординировать, чтобы построить клеточную стенку посреди клетки, чтобы гарантировать, что материал внутри не убегает после того, как это разделяется в половине.То, что эти три части клетки играют роль в клеточном подразделении, известно, но новое исследование первое, чтобы показать точно, как они координируют.
По существу Брун сказал, действия FtsZ как «диспетчер», который направляет движение «рабочих» PBP, поскольку они строят клеточную стенку.Исследователи смогли обнаружить действие с высокими технологиями, разноцветные краски, названные флуоресцентными D-аминокислотами или FDAAs, обнаружили пять лет назад в лаборатории Майкла Вэнниувенхза, преподавателя в Блумингтонском Колледже IU Искусств и Отделе Наук Химии, который является соавтором на исследовании.«Применение различных цветов этих красок во время строительного процесса клеточной стенки показало ‘образец яблока мишени’, указав, что круглая стена построена из внешнего края клетки внутрь к центру», сказал Вэнниувенхз.
Исследование также решает другую тайну: Как молекулы FtsZ строят стену? Исследователи нашли, что FtsZ – который выстраивается в биохимической цепи, названной нитью – постоянно, теряет молекулу в одном конце и получает молекулу, с другой стороны, приводящую к круговому движению вокруг края клетки, описанного как «treadmilling».Исследователи IU химически маркировали клетки для анализа.
Ученые Гарварда выполнили эксперименты, которые показали движение FtsZ и белков PBP в клетке.Предмет американского патента, поданного IU Research and Technology Corp., краски FDAA играли важную роль в десятках других научных статей о бактериях с 2012.
У лаборатории Вэнниувенхза также есть приблизительно 50 материальных соглашений о передаче с исследователями по всему миру, чтобы обеспечить доступ к инструменту.Создание красок в IU было во главе с Эркином Куру, бывшим аспирантом в лабораториях VanNieuwenhze и Brun, который в настоящее время является научным сотрудником в Гарварде.
Куру и Ян-Пан Сюй, аспирант IU также в лабораториях VanNieuwenhze и Brun, являются соавторами на исследовании.«Это – первый раз, когда мы были в состоянии наблюдать клеточное деление как динамический процесс – то есть, процесс, происходящий со временем», сказал Куру. «Это не было возможно, прежде чем с тех пор мы испытали недостаток в инструментах, чтобы видеть его».Сюй добавил, что «визуализация этих структур клетки не небольшая задача, когда Вы рассматриваете организм, который содержит их, меньше чем микрометр – или одна тысяча из миллиметра – широкий.
Мы не были бы в состоянии измерить флуоресцентные образцы в этих клетках без технологии в Центре Отображения Световой микроскопии IU».