Las bacterias tienen que estar atentas a la ameba. Las amebas hambrientas las cazan: las atrapan con su seudopodia y luego las absorben y digieren.
Sin embargo, algunas bacterias saben cómo defenderse. Una de ellas es Amoebophilus , que fue descubierto por investigadores de la Universidad de Viena hace unos años. Esta bacteria no solo puede sobrevivir dentro de las amebas, sino también prosperar: la ameba se ha convertido en su hábitat favorito.
Junto con los descubridores vieneses de la bacteria, los científicos de ETH Zurich ahora han encontrado un mecanismo que suponen es crucial para la supervivencia de Amoebophilus dentro de la ameba. La bacteria tiene dispositivos para disparar micro dagas. Puede usar las dagas para perforar la ameba desde adentro y así escapar de la digestión.
Escapar del intestino de la ameba
El mecanismo de disparo consiste en una vaina unida a la membrana interna de la bacteria por una placa base y una plataforma de anclaje. João Medeiros, estudiante de doctorado en el grupo del profesor Martin Pilhofer en ETH, explica el mecanismo: "La vaina está cargada por resorte y elmicro daga se encuentra dentro de ella. Cuando la vaina se contrae, la daga se dispara hacia afuera extremadamente rápido a través de la membrana bacteriana ".
Las bacterias absorbidas por la ameba terminan en un compartimento digestivo especial rodeado por una membrana. "Nuestros resultados sugieren que las bacterias pueden disparar la daga en la membrana del compartimento digestivo de la ameba", dice Désirée Böck, también estudiante de doctorado.en el grupo de Pilhofer y autor principal del estudio publicado en la revista ciencia . Esto da como resultado la desintegración del compartimento, que es un ambiente inhóspito para las bacterias, y la liberación de la bacteria. Una vez fuera del compartimento digestivo pero aún dentro de la ameba, la bacteria puede sobrevivir e incluso multiplicarse.
El proceso por el cual se destruye el compartimento digestivo aún no se conoce. "Puede ser que la ruptura de la membrana se deba únicamente a razones mecánicas", dice Pilhofer. Sin embargo, es concebible que las dagas de la Amoebophilus las bacterias están impregnadas con una especie de veneno de flecha, con enzimas que degradan la membrana. Los planos para tales enzimas están contenidos en el genoma de la bacteria, como pudieron demostrar Matthias Horn, profesor de la Universidad de Viena, y sus colegas.
fresado preciso
Los científicos aplicaron un método completamente nuevo, utilizado solo por un puñado de laboratorios de investigación en todo el mundo, incluido el de Pilhofer, para determinar la estructura tridimensional de las dagas y sus mecanismos de disparo en alta resolución. Böck congeló las amebas después de quehabía absorbido bacterias a menos 180 ° C.
Al igual que un paleontólogo que usa un martillo y un cincel para liberar fósiles de la piedra, Medeiros luego usó un haz de iones enfocado como un "nano-cincel" para trabajar en las muestras congeladas. Con una precisión impresionante, pudo extraer la amebay la mayor parte de la bacteria, excavando las dagas moleculares y sus dispositivos de disparo para producir finalmente un tomograma electrónico tridimensional.
Primera imagen de la estructura general
Los sistemas relacionados con las micro dagas también se encuentran en otras partes de la biología: los virus que se especializan en la infección de bacterias bacteriófagos usan dichos sistemas para inyectar su genoma en microorganismos. Algunas bacterias pueden incluso liberar microdispositivos similares en su entorno paraluchar contra los microorganismos competidores
Los científicos presentan por primera vez la estructura espacial completa de un mecanismo de disparo dentro de una célula en su contexto natural. También muestran por primera vez detalles de la placa base y el ancla de la membrana ". En el pasado, los biólogos celulares investigaron la funciónde tales sistemas y biólogos estructurales dilucidaron la estructura de los componentes individuales ", dice Pilhofer." Con las tecnologías de crio-tomografía de electrones centradas en el molino de haz de iones y crio-tomografía electrónica que hemos establecido en ETH Zurich, ahora podemos cerrar la brecha entre la biología celular ybiología estructural "
pistolas de barril múltiple
Micro dagas previamente se habían encontrado solo como dispositivos individuales. In Amoebophilus sin embargo, los científicos de Zúrich y Viena ahora han encontrado aparatos que ocurren en grupos de hasta 30. "Se les podría llamar armas de cañón múltiple", dice Pilhofer.
Los investigadores también usaron comparaciones genómicas para investigar cómo Amoebophilus evolucionó sus dagas. "Los genes relevantes son muy similares a los de los sistemas de inyección de bacteriófagos", dice Pilhofer. "Suponemos que los genes de los ancestros de los bacteriófagos actuales se establecieron en el genoma de la bacteria hace mucho tiempo".
También presente en otras bacterias
Las comparaciones genómicas sugieren que las micro-dagas ocurren no solo en Amoebophilus , pero también en numerosas otras especies bacterianas de al menos nueve de los grupos bacterianos más importantes. Los investigadores aún tienen que investigar si estas bacterias también usan sus dagas para evitar la digestión por amebas, o si las dagas tienen propósitos bastante diferentesTienen su trabajo recortado por mucho tiempo por venir.
Finalmente, a los científicos les gustaría utilizar el nuevo método de fresado por haz de iones crioenfocado para dilucidar la estructura de otros sistemas moleculares complejos. "La técnica podría ayudar a abordar muchas otras preguntas en células, infección y biología estructural. Estamosya trabajamos con otros grupos de investigación y les ofrecemos nuestra experiencia ", dice Medeiros.
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Materiales proporcionados por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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