Bakterie mają *nosa*
Kasie Kuleszewicz | 2006-06-05
Bakterie potrafią "wyczuć" zmiany w składzie chemicznym ich otoczenia nawet jeśli jego molekularne stężenie zmieni się o jedyne 0,1%, co równe jest jednej kropli danego roztworu rozpuszczonej w tysiącu kropel. Do niedawna naukowcy zadawali sobie pytanie jak bakterie są w stanie to robić?
Kiedy ludzie smakują lub wąchają, unikatowe dla każdej komórki nerwowej receptory rozpoznają dany roztwór i przesyłają o nim informację do mózgu, gdzie owa informacja jest przetwarzana w celu zrozumienia z jaką substancją organizm ma do czynienia. Bakteria, jak wiadomo, jest pojedynczą komórką i musi używać różnych receptorów aby "czuć" i interpretować wszystko co dzieje się dookoła niej.
Wyniki badań opublikowane w magazynie Nature Structural and Molecular Biology ujawniły, że receptory na powierzchni komórki bakteryjnej zebrane są w swoistą "kratownicę". Kratownica odbiera sygnał o zmianie stężenia danej substancji w otoczeniu i wysyła zwielokrotniony sygnał do wnętrza komórki co wywołuje specyficzną dla danego bodźca odpowiedź.
Komórki bakteryjne są w stanie wyczuć wiele różnych czynników. Jeśli przykładowo bakteria używa jako składnika pokarmowego cząstek cukru, potrafi ona wykryć nawet 0,1% zmianę w stężeniu cukru w środowisku w którym się znajduje i wrażliwość ta jest utrzymywana przez 5 rzędów wielkości stężenia tego związku. Nie poznano dotychczas drugiego tak wrażliwego systemu w tak szerokim zakresie.
Uważa się, że znaleziony u bakterii rodzaj kratownicy receptorów może być podstawą ogólnego mechanizmu sygnalizacji komórkowej i służyć jako inspiracja dla rozwoju urządzeń molekularnych. Ich potencjalne zastosowanie naukowcy widzą w wykrywaniu z dużą wrażliwością i w szerokim zakresie: szerokiego spektrum substancji chemicznych, światła, pH, siły jonowej, metali ciężkich. Naukowcy są zainteresowani rozwojem systemów syntetycznych o właściwościach wykrywających, a także inżynierią genetyczną bakterii, tak aby odpowiadały one na bodźce takie jak zanieczyszczenia czy materiały wybuchowe.
Przy użyciu krystalografii rentgenowskiej uzyskano strukturę przestrzenną receptorów i enzymów, natomiast przy użyciu techniki spektroskopowej zmierzono interakcje zachodzące między nimi.
Naukowcy uważają, że jeśli jeden receptor wykryje przykładowy cukier w środowisku, system przekazywania informacji bakterii powoduje rearanżację szeregu połączonych receptorów, co można porównać do rearanżacji cząsteczek wody podczas zamarzania. Reorganizacja receptorów powoduje zwielokrotnienie sygnału, który został wywołany przez daną cząsteczkę na zewnątrz organizmu bakterii. Aranżacja strukturalna aktywuje kinazy i enzymy wewnątrz komórki, które prowadzą do odpowiedzi komórki np. ruchu witki. To pozwala bakterii poruszać się w kierunku danej substancji lub od niej „uciekać”.
Mechanizm amplifikacji sygnału pozwala mu pokonać dystans setek angsztromów z powierzchni receptora (odległość używana w fizyce atomowej która jest wirtualnym maratonem w świecie komunikacji wewnątrzkomórkowej, 10 angsztromów równa się jednemu nanometrowi czyli jednej bilionowej metra).
Źródło: Cornell Chronicle Online
Komentarze
no | 2006-06-26 00:00:00
to teraz beda robic biosensory z calych komorek bakteri albo wydziela ten system i zwiarza z powierzchniami elektrod.
-P | 2006-07-06 00:00:00
Jeśli już używamy (zgodnie z ustawą) spolszczeń ogólnie używanych na świecie jednostek to 1A czytamy jako jeden angsztrem, a co za tym idzie - 10 angsztrEmów, a nie 10 angsztrOmów.
Pozdrawiam.