rychle, můžete popsat své prarodiče? Staphylococcus aureus, nebo zlatý Staph, může a je to jedna buňka. Pokud byste nemohli, měli byste je navštěvovat častěji. V každém případě, velmi cool papír vyšel nedávno, ale než se tam dostaneme musíme začít tím, že jde pozpátku vysvětlit velmi důležité bakteriální struktury zvané peptidoglykanu.,
peptidoglykan je polymer aminokyselin (odtud peptido-) a cukrů (odtud –glykan), který tvoří buněčnou stěnu všech bakterií. Tato struktura je pro bakteriální život tak zásadní, že hlavní funkční rozdělení bakteriálních druhů je založeno na struktuře této peptidoglykanové vrstvy, kterou lze využít speciálním barvicím protokolem.
Ano, použil jsem to dříve, ale stále funguje. Kredit: Já.
v roce 1884 chlap jménem Gram vyvinul barvicí techniku pro vizualizaci bakteriálních vzorků (nyní nazývaných gram skvrna)., To bylo opravdu důležité, protože, jak příběh pokračuje, zápal plic byl velký problém v době, a tam byly tři příčiny; není známo (později identifikován jako virový zápal plic) a dva typy bakteriální pneumonie způsobené buď Streptococcus pneumoniae nebo Klebsiella pneumoniae. Důležité je, že pneumonie způsobená streptokokem je nakažlivější a vyvíjí se rychleji než pneumonie způsobená Klebsiellou, která má tendenci ovlivňovat pouze imuno-kompromitované., Gramova skvrna, která byla rychlá a definitivní, umožnila, aby byly tři různé typy pacientů s pneumonií seskupeny, což snížilo šíření a tím i prevenci onemocnění.
gramová skvrna smíšených kultur s. aureus (fialová) a E.coli (červená). Autor: Wikimedia.
Jak tedy Gramova skvrna fungovala? Kvůli peptidoglykanové vrstvě., Zesílenou vrstvou peptidoglykanu u Gram-pozitivní buňky jim umožňuje zachovat skvrnu (tedy zbývající ‚skvrna pozitivní“ nebo “ Gram pozitivní), kde se jako tenká vrstva vidět v Gram negativních buňkách nemůže zabránit skvrny od leeching (tedy skvrnu a Gram-negativní). Sám Gram to samozřejmě nevěděl, ale jeho skvrna byla úspěšná a bylo to v roce 1884, takže mu dejte přestávku.
docela jednoduchý obrázek, ale vše je barevně odlišeno. Autor: Wikimedia.
peptidoglykan je také životně důležitý pro způsob, jakým antibiotika fungují., Úloha bakteriální buněčné stěny je obranná. Stěna je tam ze stejného důvodu, že naše kůže je na nás, aby vnitřek dovnitř a ven, a to tím, že fyzicky omezuje velikost a tvar buňky. V mikrobiálním světě je jednou z nejdůležitějších sil měnících velikost a tvar buněk, věřte tomu nebo ne, voda.
bakteriální buňka je malá slaná bublina obecně existující v méně slaném prostředí., Problém spočívá v tom, že méně slané prostředí chce i všechny koncentrace soli, takže voda by spěchat do buňky se zředí jeho slanost, dokud se shoduje, že z prostředí, nebo až to praskne a zabije buňky. Tento proces má název osmóza. Úlohou peptidoglykanu je působit jako fyzická bariéra pro buňku, která přebírá hodně vody a zabíjí se. Je to jako snažit se nafouknout balón uvnitř malé krabice, jakmile určité množství vzduchu jde do krabice tlačí zpět na rozšiřující se balón a žádný další vzduch nemůže být tlačen do balónu.,
Ale předpokládejme, že bychom mohli prolomit této peptidoglykanu stěny, které by mělo za následek bakterie ztrátě této ochranné vrstvy a stává náchylné k osmózy způsobuje buňky pop. Nebylo by to skvělé antibiotikum?
ukazuje se, že je to skvělé antibiotikum, penicilin. Penicilin působí tak, že inhibuje opravu peptidoglykanové vrstvy, a proto poškozují sloučeniny a peptidoglykan je ohrožen, což způsobuje, že je náchylný k osmotické lýze.
to také vysvětluje, proč je penicilin a jeho derivát účinnější proti grampozitivním buňkám., Díky své peptidoglykanové vrstvě skryté pod vnější lipidovou membránou je pro penicilin těžší dosáhnout peptidoglykanu, kde má aktivitu, zatímco Gram pozitivní buněčné stěny nechávají peptidoglykan vystaven.
penicilin je tak dobrý v zabíjení bakterií, že bakterie musely vyvinout cestu kolem něj. Dělají to dvěma způsoby, buď zničí samotný penicilin, nebo změní cíl penicilinu na něco, co penicilin nepozná., Buď jak buď naše použití penicilinu, a využívání této peptidoglykanu stěny vyvolalo závody ve zbrojení s mikrobiální svět tak, aby mohli chránit vzácné peptidoglykanu.
nahoře jsem zmínil, že s. aureus ví, jak vypadal prarodič, a že to souvisí s peptidoglykanem, a to se vrací k tomu, jak tato bakterie určuje, jak se rozdělí.
nedávný článek v Nature Communications skupiny Prof. Simona Fostera (Turner et al.,, 2010, viz níže) ukázala, že zlatá Staph má detekovatelné hřebeny ve své peptidoglykanové struktuře, což je druh koláče, který lze nalézt ve velmi specifickém vzoru. Zjistili, že jeden hřeben byl rovníkové (celé žebro), druhý hřeben půlen pouze jedna hemisféra (polovina žebro) a třetí hřeben kolmo půlený, jedna polovina z dříve půlen polokouli (čtvrtletí žebro).,
už nějakou dobu je známo, že Staphylococcus formy ve svazcích, ve skutečnosti to jméno pochází z řecké slovo pro hrozny, a ještě nedávno bylo pozorováno, že stafylokokové dělení buněk se odehrává ve velmi specifickém pořadí. První dělení je v ose x, druhé v ose y pak třetí v ose z před opakováním. Každé dělení buněk probíhá v nové rovině a v pravém úhlu k poslednímu dělení buněk.
moje vlastní Vykreslování vzorů dělení s. aureus., Každá divize očíslována v pořadí a mělo by být zřejmé, že “ 1 “ a “ 4 “ jsou ve stejné fázi opakujícího se cyklu. Kredit: Já.
Prof. Foster a jeho skupiny ukázaly, je, že koláč krusty nebo peptidoglykanu žebra označit místo peptidoglykanů v průběhu Stafylokokové dělení buněk, a proto, jak se každá buňka rozdělí zachová informace z předchozích dvou divizí, jeho rodičů a grand-rodičovská divizí! Kromě toho toto pozorování naznačuje, že tento proces není náhodný a pravděpodobně je poháněn samotným peptidoglykanem.,
peptidoglykan je nádherná látka. Bez ní by bakterie byly náchylné k smrti vodou, nebyli bychom schopni je rychle, snadno nebo levně rozeznat a byli bychom bez penicilinu, možná druhé největší biomedicínské inovace po vakcínách. Nyní se zdá, že peptidoglykan může ovládat místo buněčného dělení, v s. aureus, což naznačuje, že o této bakteriální wonderwall může být více.