Aktuality

Slovenskí a českí vedci popísali jav, ku ktorému dochádza pri smrti bakteriálnej bunky

Veda, Výskum

15.10.2020, otvorené 232-krát

 

V spolupráci českých a slovenských vedcov vznikla nová štúdia publikovaná v prestížnom odbornom časopise Nature Communications, ktorá dokazuje, že príbeh o bakteriálnych nanotrubiciach dostáva úplne nový obrat – vedcom sa podarilo popísať unikátny jav, ku ktorému dochádza pri smrti bakteriálnej bunky. 

Vedci z Mikrobiologického ústavu Akadémie vied ČR pod vedením Libora Krásneho a laboratórium Imricha Baráka z Ústavu molekulárnej biológie SAV v štúdii ukázali, že tieto nanotrubice v princípe vznikajú z každej bunky, keď použili rôzne stresové faktory ako tlak alebo ich vystavili pôsobeniu antibiotík.

„Popísanie samotných bakteriálnych nanotrubíc je jedným z najzaujímavejších javov v mikrobiológii posledného desaťročia,“ vysvetľuje RNDr. Imrich Barák, DrSc., z Ústavu molekulárnej biológie SAV. Tieto útvary sa charakterizujú ako lipidické trubičky vychádzajúce z bakteriálnych buniek do priestoru, s dĺžkou niekedy aj 50-krát väčšou (viac ako 100 µm) ako dĺžka samotnej bunky baktérie (zhruba 2-4 µm). Priemer nanotrubíc je približne 70 nm. „Týmito dlhými a úzkymi trubičkami bakteriálna bunka skúma svoje okolie, zároveň sa pomocou nich môže spojiť s inou bunkou buď toho istého druhu, alebo aj s úplne odlišnou, dokonca aj využiť ich na spojenie s eukaryotickou bunkou,“ objasňuje I. Barák.

Vďaka nanotrubiciam boli popísané aj také javy ako prenos DNA, RNA a bielkovín medzi bunkami rôznych baktérií, ako aj „upírske“ vysatie živín z eukaryotickej bunky.

Prenos DNA cez tieto nanotrubice môže byť aj ďalším spôsobom šírenia antibiotických rezistencií medzi rôznymi druhmi baktérií. Výsledky týchto výskumov boli publikované v najlepších vedeckých časopisoch ako Cell, Nature Communications a ďalšie.

„Problémom pri skúmaní nanotrubíc v živých bunkách bolo, že tieto útvary sa vyskytujú v malom množstve,“ opisuje vedec výskum a dopĺňa podrobnosti: „Baktérie sú ohraničené bunkovou stenou, ktorá vo vnútri bunky udržuje tlak až dvadsiatich atmosfér. Pokiaľ však dôjde k narušeniu steny, mechanicky alebo pôsobením antibiotík, ďalšie udržanie takého veľkého tlaku nie je možné. Tento tlak následne zapríčiní doslova ´vystrelenie´ cytoplazmatickej membrány vo forme nanotrubice do vonkajšieho prostredia cez vzniknuté otvory v bunkovej stene. Naše videá z publikovaného článku ukazujú unikátne zábery z fluorescenčnej mikroskopie, kde jasne vidieť vystreľujúce trubičky z buniek Bacillus subtilis a kde tiež vidieť, že v priebehu pár sekúnd bunka zomiera. Smrť bunky je viditeľná, keď farbička, špecifická pre sledovanie bunkovej smrti, v priebehu niekoľkých sekúnd vniká do bunky.“

„Výsledky zo štúdie dokazujú, že baktéria nanotrubice s veľkou pravdepodobnosťou nevyužíva na výmenu rôznych biologických látok, ale je len ´post mortem´ prejavom stresovanej a umierajúcej bunky,“ dokladá I. Barák.

Vedci nanotrubice sledovali v celom spektre rôznych baktérií, preto majú tieto zistenia široký význam na celý odbor mikrobiológie a môžu sa využiť aj v boji proti bakteriálnej odolnosti voči antibiotikám. „V neposlednom rade vznik nanotrubíc počas bunkovej smrti je objavom, ktorý významne posúva naše vedomosti o bakteriálnej fyziológii a komunikácii,“ dodáva na záver Imrich Barák.

Spracoval: Referát pre komunikáciu a médiá SAV

Foto: Ústav molekulárnej biológie SAV

Odkaz na článok:
„Bacterial nanotubes as a manifestation of cell death", Jiří Pospíšil, Dragana Vítovská, Olga Kofroňová, Katarína Muchová, Hana Šanderová, Martin Hubálek, Michaela Šiková, Martin Modrák, Oldřich Benada, Imrich Barák & Libor Krásny. Nature Communications 2020, 11: 4963. doi: 10.1038 / s41467-020-18800-2

Príloha

Snímka zo skenovacej elektrónovej mikroskopie buniek Bacillus subtilis, ktoré sú akoby poprepájané nanotrubicami