Опасные бактерии, такие как синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), представляют серьезную угрозу для здоровья человека. Их устойчивость к лечению во многом обусловлена способностью образовывать биопленки — плотные сообщества, похожие на слизь, которые надежно защищают микробы от воздействия лекарств и иммунной системы. До недавнего времени оставалось загадкой, как именно бактерии понимают, где им следует остановиться и начать формировать эту структуру. Ответ на этот вопрос нашли исследователи под руководством Калифорнийского института наносистем, и их открытие может кардинально изменить подход к борьбе с подобными инфекциями.
Новое исследование показало, что бактерии Pseudomonas используют сложную систему навигации, которая сочетает химическое и механическое восприятие. Они способны обнаруживать и связываться с определенными сахарами, которые оставляют на поверхности другие микроорганизмы. Клетка улавливает эти сахарные следы с помощью специальных белков, но настоящим открытием стала роль пилей — тонких волоскообразных отростков. Ранее считалось, что пили используются бактериями исключительно для передвижения. Однако выяснилось, что они также выполняют функцию высокочувствительных механических сенсоров, проверяющих прочность связей с обнаруженными сахарами.
Этот процесс механического восприятия является поворотным моментом. Информация, полученная пилями, преобразуется в химические сигналы внутри клетки. Эти сигналы, в свою очередь, управляют дальнейшим поведением бактерии, включая контролируемую секрецию дополнительных сахаров для укрепления формирующейся биопленки. Таким образом, пили выступают в роли посредника, переводя физическое взаимодействие в биохимические команды. Эта форма генерации сигналов является абсолютно новой для микробиологии. Белки клеточной мембраны, которые связываются с сахарами, сами по себе не могут передавать сигналы, и эта загадка долгое время оставалась нерешенной.
Для своего эксперимента ученые создали искусственную поверхность с дорожками из синтетического сахара, который привлекателен для псевдомонад. Используя методы генной инженерии и передовое отслеживание клеток, команда смогла визуализировать весь процесс. Результаты показывают скоординированную работу всей системы. Опираясь на эти данные, можно будет разрабатывать методы, которые сделают бактерии более уязвимыми.
Ранее ученые представили «двойной» препарат против супербактерий.
