Iššifruotų bakterijų dauginimasis: vidinis laikrodžio mechanizmas kontroliuoja ląstelių dalijimąsi

Tyrimai: kaip bakterijos dauginasi

Ar infekcinės ligos pasireiškia kūne, iš dalies priklauso nuo mikrobų sugebėjimo daugintis. Bakterijose tai vyksta per ląstelių dalijimąsi. Tyrimų komanda iš Šveicarijos dabar iššifravo anksčiau nežinomą mechanizmą, kurį patogenai naudoja daugintis. Panašu, kad savotiškas „vidinis laikrodis“ kontroliuoja ląstelių dalijimąsi.

Bazelio universiteto „Biozentrum“ tyrėjai atrado signalinę molekulę bakterijose, kontroliuojančią mikrobų dauginimąsi. Atrodo, kad tai universalus mechanizmas, kurį naudoja visų rūšių bakterijos. Tyrimai padeda geriau suprasti bakterijų ir patogenų augimą. Tyrimų rezultatai neseniai buvo pristatyti dviejuose gerai žinomuose žurnaluose „Nature Communications“ ir „PNAS“.

Ląstelių dalijimasis yra infekcijų plitimo pagrindas

Gebėjimas dalintis ląstelėmis ir taip daugintis bakterijomis yra lemiamas bakterinių infekcinių ligų plitimo veiksnys. Kaip greitai patogenai pasiskirsto, priklauso nuo jų gyvenimo sąlygų. Aplinkoje, kurioje yra nepalankios sąlygos, pavyzdžiui, trūksta maistinių medžiagų, bakterijos dauginasi žymiai lėčiau. Iki šiol nebuvo aišku, kokį procesą bakterijos naudoja siekdamos kontroliuoti, kaip greitai ar lėtai jos pasiskirsto.

Bakterijos daro pertrauką

Ankstesni tyrimai jau parodė, kad bakterijos ne iš karto pradeda kitą ląstelių dalijimąsi esant prastoms aplinkos sąlygoms. Verčiau darykite pertrauką. Kiek laiko jis trunka ir kaip jis pertraukiamas, nebuvo žinoma. Šveicarijos tyrimų komanda dabar sugebėjo išspręsti šią mįslę.

Vidinį bakterijų laikrodį kontroliuoja baltymai

Remiantis tyrimais, signalo molekulė c-di-GMP nustato, kada įvyks kitas ląstelių dalijimasis. „C-di-GMP lygio kilimas palaipsniui nustato atskirus laikrodžio krumpliaračius, judančius ląstelėje“, - apibūdina tyrimų direktorius profesorius dr. Ursas Jenalis. Šie „krumpliai“ yra fermentai, sujungti nuosekliai ir vadinami kinazėmis. „Jie paruošia ląstelę pereiti iš ramybės fazės į ląstelės dalijimosi fazę“, - sako profesorius.

Laikrodis tiks, kai yra tinkamų baltymų

Tyrėjai nustatė, kad palankiomis gyvenimo sąlygomis bakterijos pradeda gaminti signalinę molekulę c-di. Šis baltymas suaktyvina pirmąją kinazę, kuri savo ruožtu suaktyvina per 100 genų, susijusių su ląstelių dalijimusi. Tuo pat metu pradedama kurti kitas signalines molekules.

Jei c-di-GMP lygis yra pakankamai aukštas, pagaliau suaktyvinama paskutinė grandinės kinazė - tik tada pradedamas tikrasis ląstelių dalijimasis. „Tai reiškia, kad ląstelė pagaliau nusprendžia padvigubinti savo DNR ir pradėti dalijimąsi“, - aiškina Jenal. Kai tik bakterijos ląstelės pradeda dalytis, visa genų grupė, kuri inicijavo ląstelių dalijimąsi, yra išjungiama ir procesas prasideda iš naujo. „Kadangi tai yra svarbu tik pereinamuoju etapu“, - pabrėžia tyrimų vadovas.

Šaldytos kinazės

Komanda aplink profesorių Dr. Tuo tarpu Tilmanas Schirmeris sutelkė dėmesį į subtilų aktyvacijos proceso procesą. Tyrėjai parodė, kad kinazės turi judamąsias dalis, kurios išlieka standžios tol, kol c-di-GMP sustoja. Tik tada skyriai išlaisvinami ir kinazė suaktyvinta. „Savo darbu mes sugebėjome parodyti naują aktyvųjį principą dėl c-di-GMP“, - apibendrina Schirmeris.

Šis principas atrodo universalus

Dviejų tyrimų projektų ypatumas yra tas, kad jie atrodo universalūs. Remiantis dabartinėmis žiniomis, visų rūšių bakterijos naudoja šį ląstelių dalijimosi mechanizmą. Šis procesas leidžia patogenams optimaliai pritaikyti augimą ir vystymąsi prie esamų sąlygų. Šio proceso iššifravimas dabar leidžia geriau suprasti bakterijų plitimą. (vb)

Informacija apie autorius ir šaltinius

Šis tekstas atitinka medicinos literatūros, medicinos gairių ir dabartinių tyrimų reikalavimus ir buvo patikrintas medicinos gydytojų.

Absolventų redaktorius (FH) Volkeris Blasekas

Patinimas:

• Andreasas Kaczmarczykas, Antje M. Hempelis, Ursas Jenalis ir kiti: tikslus transkripcijos laikas nustatant c-di-GMP koordinuoja ląstelių ciklą ir morfogenezę Kaulobakteryje; in: Gamtos komunikacijos, 2020, gamta.com
• Badri N. Dubey, Elia Agustoni, Tilmanas Schirmeris ir kt Hibridinis histidino kinazės aktyvavimas cikliniu di-GMP - tarpininkaujant domeno išsilaisvinimui; in: PNAS, 2020, pnas.org

Vaizdo įrašas: Sieninio mechaninio laikrodžio eigos reguliavimas. Lietuvų kalba (Birželis 2022).