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Los investigadores desenredan secretos de las bacterias del forma-desplazamiento

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Usando microscopia del tiempo-lapso y otras nuevas técnicas, los investigadores en Stanford y Princeton han creado una cuenta forense que detallaba exactamente cómo las bacterias llevan a cabo un truco del forma-desplazamiento.

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Hace sesenta años, el científico Prize-winning Joshua Lederberg, PhD Nobel, primero describió un misterio biológico. Él demostró cómo las bacterias podrían perder las membranas celulares que definen sus formas, potencialmente llegando a ser menos visibles al sistema inmune, sólo para invertir a su forma original y para recuperar más adelante su potencial infeccioso completo.

Ahora, usando microscopia del tiempo-lapso y otras nuevas técnicas, K.C. Huang, PhD, profesor adjunto de la bioingeniería en Stanford, y los colegas aquí y en Princeton han creado una cuenta forense que detallaba exactamente cómo las bacterias llevan a cabo este truco del forma-desplazamiento.

En un papel publicado el 23 de julio de 2014 en línea, en microbiología molecular, describen los experimentos, ofreciendo una explicación paso a paso de este comportamiento curioso, y también vierten la luz en una de las maneras que las bacterias pueden desarrollar resistencia antibiótico. Huang es autor mayor del papel, y las facturaciones de Gabriel, estudiante de tercer ciclo en la física, son el autor importante.

¿Huang? el equipo de s experimentó con Escherichia Coli, una de las bacterias que pueden causar la intoxicación alimentaria. ¿Él? s también un favorito de los científicos del laboratorio, que han estudiado el organismo por más de 100 años.

Sus experimentos se centraron en la pared celular rígida que da a Escherichia Coli su forma rod-like característica.

En el salvaje, la pared celular existe para proteger la bacteria, pero también envía las señales que pueden alertar nuestro sistema inmune a la presencia de un intruso potencialmente infeccioso.

¿? ¿Una célula bacteriana eso? ¿el crecimiento de s también está vertiendo constantemente las piezas de su pared celular, similares a cómo una serpiente vierte su piel de vez en cuando? Huang dijo. ¿? ¿Si una bacteria podría librarse de su pared celular, podría ir secreta y evitar con eficacia emitir las señales que su anfitrión infectado pudo utilizar para intentar montar una respuesta contra este invasor.?

Cuando se disuelve la pared celular rígida, la bacteria se convierte en una gota informe llamada una L-forma.

Siga las proteínas

En los años 50, Lederberg, que fundó más adelante el departamento de la genética en Stanford, demostró que Escherichia Coli podría sobrevivir por una época pues las L-formas y después recupera sus formas rodlike en una reversión llamada de proceso.

¿Huang? el equipo de s creó una comprensión del molecular-nivel del proceso que Lederberg primero observó. Utilizaron los microscopios de alta resolución para registrar imágenes del tiempo-lapso de las gotas y después de la inversión de la L-forma de las células rod-shaped de Escherichia Coli que se convertían a rod-shaped otra vez.

¿Escherichia Coli? la pared celular de s es hecha punto junta por las proteínas, una clase de moléculas que trabajen juntas para realizar muchas funciones biológicas. ¿? ¿Él? ¿s tiene gusto de una orquesta en quien varias proteínas realicen diversos papeles requeridos para construir la pared celular? Huang dijo.

La investigación anterior ha demostrado esa una proteína, MreB, actos como el conductor, coordinando los esfuerzos de varias otras proteínas. Pero esos estudios se centraron en el normal, Escherichia Coli rod-shaped. ¿En este experimento, Huang? el equipo de s quiso entender cómo MreB descompuso en factores en el proceso por el cual las L-formas invirtieron de nuevo a normal.

¿? ¿Teníamos una suspicacia que como el conductor de esta orquesta durante crecimiento regular, MreB pudo también ser crítico para la reversión? Huang dijo.

L-formas cada vez mayor

Bajo mirada incansable de su microscopio del tiempo-lapso, los investigadores crecieron las células de Escherichia Coli dosificadas con el cefsulodin antibiótico. Un pariente de la penicilina, cefsulodin previene Escherichia Coli de membranas celulares del edificio.

El cefsulodin no mató el Escherichia Coli, pero como las células dividieron y crearon las generaciones sucesivas, las bacterias perdieron sus paredes rod-shaped y se convirtieron en L-formas del bloblike.

Los bioengineers dejaron las L-formas crecer y reproducirse por algunas horas antes de enjuagar el cefsulodin. Todo el rato guardaron estas gotas bajo vigilancia microscópica. A medida que las células continuaron reproduciéndose, las imágenes del tiempo-lapso demostraron que generaciones posteriores recuperaron lentamente su forma rodlike.

Ese experimento documentó el proceso de la reversión a la forma estándar. Pero no probó que MreB era esencial.

Para demostrar el acoplamiento entre la forma de la barra y el MreB, los ingenieros realizaron una variación en este experimento.

Después de agregar el cefsulodin y de dejar el Escherichia Coli rod-shaped reprodúzcase para hacer L-formas informes, ellos enjuagó de nuevo el antibiótico.

Pero este vez, agregaron un diverso antibiótico que suprimió específicamente la función de MreB. Dos horas más adelante, las membranas celulares volvieron, como estructura rígida que protegía la célula.

¿I? m sorprendió siempre para descubrir las maneras en las cuales la biología se programa tan robusto.

Pero este vez las células todavía fueron formadas como gotas, y todas estas células deformes murieron eventual.

¿? Qué encontramos era muy rígido: ¿MreB era crítico para que este proceso de la reversión ocurra, y sin MreB qué sucedería es que las células acaban de ampliarse de tamaño sin ninguna noción de su forma normal? Huang dijo.

Además de ofrecer penetraciones fundamentales en cómo las células mantienen sus estructuras, Huang dijo que los resultados podrían ayudar a investigadores a entender cómo algunas bacterias se adaptan a los ambientes agotadores.

Muchos antibióticos, incluyendo la penicilina, apuntan la pared celular. Pero las bacterias pueden perder sus membranas celulares y después recuperar más adelante sus formas. Este proceso de la reversión pudo explicar cómo las bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos y establecen infecciones crónicas. Las poblaciones que sobreviven en L-forma e invierten a su forma original pueden no estar como susceptibles a la dosis siguiente de antibióticos.

¿? ¿Una mejor comprensión de la construcción de la pared celular podía llevar para mejorar estrategias antibióticos? Huang dijo. ¿? ¿E I? ¿m sorprendió siempre para descubrir las maneras en las cuales la biología se programa tan robusto.?

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