Démonstration technique des résidus attachés aux bactéries cibles (crédit: iLexx / iStock et Aliyah Kovner / Berkeley Lab)

Imaginez qu’il y ait des flèches qui sont mortelles lorsqu’elles sont tirées sur vos ennemis mais qui sont inoffensives si vous tombez sur vos amis. existent déjà, et ils sont utilisés au combat Juste à une échelle différente

«Les tailocins sont des nanomachines protéiques extrêmement puissantes fabriquées par des bactéries», explique Vivek Motalek, chercheur au Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Laboratory). Ils ressemblent à des phages mais ne contiennent pas de capside. Ils sont la «tête» du phage qui contient l’ADN viral et le mécanisme de reproduction. Par conséquent, la cellule perd ses ions et son contenu et s’effondre

Il existe une variété de bactéries capables de produire la queue, et elles semblent le faire dans des conditions de stress puisque la queue n’est mortelle que pour certaines souches – si spécifique, en fait, qu’elle a mérité le surnom de «guidée bactérienne missiles “- Les tailocins semblent être un outil Les bactéries les utilisent pour concurrencer leurs concurrents en raison de leur similitude avec les phages. Les scientifiques pensent que les tailocins sont produits par l’ADN qui a été initialement inséré dans le génome bactérien lors d’une infection virale (les virus donnent des instructions à Au fil du temps, les bactéries se sont débarrassées des parties de l’ADN phagique qui n’étaient pas utiles mais ont conservé des parties qui pouvaient être choisies pour leur propre bénéfice

Mais contrairement à la plupart des capacités choisies au cours de l’évolution, la queue ne sauve pas l’individu selon Motalek, les bactéries sont tuées si elles produisent des tylocines, tout comme si elles étaient infectées par un vrai virus phage, car les nanomachines effilées traversent la membrane pour sortir de la cellule productrice Comme les doubles particules virales Mais une fois libérée, la queue-queue ne cible que des souches spécifiques, protégeant les autres cellules de la lignée hôte.

“Ils profitent aux proches, mais l’individu est sacrifié, ce qui est un type de comportement altruiste, mais nous ne comprenons pas encore comment ce phénomène se produit dans la nature”, a déclaré Al-Mutlaq. Les scientifiques ne savent pas non plus précisément comment l’aiguille du Tailocin travaux de presse

Un affichage numérique de Tylosin – également connu sous le nom de biocène ou machine de rétrécissement à l’échelle nanométrique – pénètre dans la membrane cellulaire bactérienne Image fournie par Z Hong Zhou et Jeff V Miller / UC

Ces sujets, et les sujets illustratifs dans leur ensemble, sont un domaine de recherche brûlant en raison des nombreuses applications potentielles que Mutalik et ses collègues du Berkeley Lab Biosciences Area, ainsi que des collaborateurs de l’Université de Californie à Berkeley, sont intéressés en exploitant la queue pour mieux étudier le microbiome. D’autres groupes sont désireux d’utiliser Tailocins comme alternative aux antibiotiques conventionnels – qui éliminent au hasard les souches bénéfiques avec les mauvaises et sont de plus en plus inefficaces en raison de l’évolution des traits de résistance aux médicaments

Dans son dernier article de recherche, l’équipe de collaboration de Berkeley a exploré la base génétique et les mécanismes physiques régissant la façon dont les mouches attaquent des souches spécifiques, et a examiné les similitudes et les différences génétiques entre les producteurs de tylosine et les souches cibles.

Après avoir examiné 12 souches de bactéries du sol connues à l’aide de tellocinate, les biologistes ont trouvé des preuves que les différences de lipopolysaccharides – molécules basées sur les lipides et le sucre – associées aux membranes externes peuvent déterminer si la souche est ou non ciblée par un élément spécifique.

«Les bactéries que nous avons étudiées vivent dans un environnement difficile et dépourvu de ressources, nous souhaitons donc savoir comment elles peuvent utiliser la queue pour lutter pour leur survie», a déclaré Adam Arkin, co-auteur et chercheur principal dans le domaine de sciences biologiques et co-directeur technique des écosystèmes et des réseaux. Le domaine d’intérêt scientifique est intégré à l’ENIGMA (Genes and Molecular Assemblies). Arkin a souligné que, bien que les scientifiques puissent facilement inciter les bactéries à produire des tellocines en laboratoire (et qu’ils peuvent facilement introduire les gènes dans des souches qui peuvent être cultivées pour la production de masse, ce qui serait utile si nous voulions convertir les médicaments en médicaments) Il reste encore de nombreuses questions sans réponse sur la façon dont les bactéries de la queue se propagent dans leur environnement naturel, ainsi que sur comment – et pourquoi – des souches spécifiques sont ciblées avec une précision létale.

«Une fois que nous comprenons les mécanismes de ciblage, nous pouvons commencer à utiliser ces outils nous-mêmes», a ajouté Arkin. «De toute évidence, le potentiel de la médecine est énorme, mais ce serait également fascinant pour le type de science que nous faisons, qui étudie comment les microbes environnementaux interagissent et les rôles de ces interactions dans les processus environnementaux importants, tels que la séquestration du carbone et le traitement de l’azote “

Actuellement, il est très difficile de savoir ce que fait chaque microbe de la communauté, car les scientifiques ne peuvent pas facilement ajouter et soustraire des souches et observer le résultat. Ces expériences peuvent être facilement réalisées avec des outils de queue qui ont été correctement exploités

Mutalik, Arkin et leurs collègues mènent également des études de suivi visant à découvrir les mécanismes d’action de Tailocins. Ils prévoient d’utiliser les installations d’imagerie avancées du Berkeley Lab pour prendre des instantanés au niveau atomique de l’ensemble du processus, à partir du moment où tailocin s’attache à la cellule cible jusqu’au rétrécissement de la cellule. Fondamentalement, ils prendront des images pour un film microscopique incliné

Ce travail fait partie de l’ENIGMA Scientific Focus area, un consortium multi-institutionnel dirigé par le Berkeley Lab axé sur l’amélioration de notre compréhension de la biologie microbienne et de l’impact des communautés microbiennes sur leurs écosystèmes ENIGMA est soutenu par le Département des sciences de l’énergie Bureau

Lawrence Berkeley National Laboratory et ses scientifiques ont été fondés en 1931 sur la conviction que les meilleurs défis scientifiques sont ceux que les équipes relèvent, et ils sont honorés de 14 prix Nobel Aujourd’hui, les chercheurs du Berkeley Lab développent des solutions énergétiques environnementales et durables, créent de nouveaux matériaux utiles et faire avancer les frontières de l’informatique Le Berkeley Lab est un laboratoire national multiprogramme, géré par l’Université de Californie pour l’Université de Californie, Bureau des sciences du Département de l’énergie.

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Bactéries, Lawrence Berkeley National Laboratory, Biologie

Actualités – Californie – Les étonnants “missiles guidés” bactériens que les scientifiques veulent exploiter

Source: https://newscenter.lbl.gov/2021/04/07/bacterial-homing-missiles/

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