Дослідники з США, Сінгапуру, Данії та інших країн представили каталог неохарактерізованних раніше структур бактеріальних клітин.
Вивчення будови бактерій важливо для розуміння еволюції багатоклітинних і розробки нових терапевтичних стратегій проти патогенів. Морфологія цих організмів багато в чому визначає їх властивості та функції: наприклад, від форми клітини і поверхневих структур залежить рухливість, а від шляхів біосинтезу - метаболізм. При цьому дослідження бактерій обмежено не тільки розмірами (в середньому 0,5-5 мікрометрів), а й високою мінливістю. Щоб зафіксувати зразок і отримати тривимірну візуалізацію, використовується Кріоелектронна томографія (electron cryo-tomography, ECT). Метод полягає в охолодженні прокаріоти до -150 градусів Цельсія в приміщенні в електронному мікроскопі.
Отримані за допомогою ECT тривимірні томограми дозволяють деталізувати будову мікроорганізмів в масштабі 5-60 нанометрів. Однак, на відміну від поверхневих структур, пряме спостереження деяких елементів цитоплазми, шляхом ECT неможливо. Для їх опису вчені залучають інструментарій генетики і поєднують техніки мікроскопії. Як правило, результати подібних робіт зосереджені на окремих видах. Однак в 2015 році фахівці з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) зібрали масив томограм різних бактерій і в новій статті представили каталог структур, існування яких в бактеріальних клітинах досі залишалося невідомим.
Неохарактеризовані везикули E. coli (A), Helicobacter pylori (B), Helicobacter hepaticus (C), Myxococcus xanthus (D), Caulobacter crescentus (E), Myxococcus xanthus (F) / © Megan J. Dobro et al., The Journal of Bacteriology 2017
Дані були отримані в рамках розгляду 88 видів бактерій, в тому числі: Azospirillum brasilense (допомагають корінню рослин утримувати воду), Bdellovibrio bacteriovorus (можуть стримувати зростання популяції бактерій під час відсутності антибіотиків), Vibrio cholerae (представники деяких серогрупп виступають збудниками холери), Borrelia burgdorferi (збудник кліщового бореліозу), Caulobacter crescentus (грає важливу роль в вуглецевому циклі), Escherichia coli (поширені в кишечнику теплокровних), Hyphomonas neptunium і бактерій з роду Prosthecobacters. Всього автори проаналізували понад 15 тисяч томограм і виділили чотири категорії структур, характерних для кількох таксонів.
До таких структур група віднесла: «наносфери» - порожнисті гранули з товстими стінками діаметром 18-37 нанометрів, розташовані кластерами у периферії цитоплазми; філаменти, масиви, ланцюжки - нітіевидні освіти варіативної складності, довжини і ширини, що спостерігаються в ході поділу клітин; трубочки - білкові внутрішньоклітинні формування, які, на відміну від відомих мікротрубочок, могли мати порівняно великий розмір - до 20 нанометрів в діаметрі; везикули - органели, що транспортують поживні речовини, розміщені близько мембрани. Останні зустрічалися майже у всіх видів, хоча до цих пір ремодулювання мембрани у бактерій не доведене.
На думку вчених, новий каталог відкриває широкі можливості для майбутніх досліджень. Скористатися ним можуть всі бажаючі.
Стаття опублікована в The Journal of Bacteriology.
Раніше дослідники показали найдокладніший атлас людських білків.
