Hurtig, kan du beskrive dine bedsteforældre? Staphylococcus aureus, eller Den Gyldne Staph, kan og det er en enkelt celle. Hvis du ikke kunne, skulle du besøge dem oftere. Under alle omstændigheder kom et meget cool papir ud for nylig, men inden vi kan komme dertil, skal vi begynde med at gå baglæns for at forklare en meget vigtig bakteriestruktur kaldet peptidoglycan.,Peptidoglycan er en polymer af aminosyrer (dermed peptido-) og sukkerarter (dermed glycan), der udgør cellevæggen af alle bakterier. Denne struktur er så grundlæggende for bakterielivet, at større funktionel opdeling af bakteriearter er baseret på strukturen af dette peptidoglycan-lag, som kan udnyttes ved en særlig farvningsprotokol.
Ja, Jeg har brugt dette før, men det virker stadig. Kredit: Mig.tilbage i 1884 udviklede en fyr ved navn Gram en farvningsteknik til at visualisere bakterieprøver (nu kaldet en Gram-plet)., Det var virkelig vigtigt, fordi, som historien går, lungebetændelse var et stort problem på det tidspunkt, og der var tre årsager; ukendt (senere identificeret som viral lungebetændelse) og to typer af bakterielle lungebetændelse forårsaget af enten Streptococcus pneumoniae eller Klebsiella pneumoniae. Det er vigtigt, at lungebetændelse forårsaget af streptokokker er mere smitsom og udvikler sig hurtigere end lungebetændelse forårsaget af Klebsiella, som har en tendens til kun at påvirke den immunkompromitterede., Grams plet, som var hurtig og endelig, gjorde det muligt for de tre forskellige typer lungebetændelsespatienter at blive grupperet sammen, hvilket reducerer spredningen og derfor forhindrer sygdom.
Gram plet af blandede kulturer af S. aureus (lilla) og E. coli (rød). Kredit: Wikimedia.
så hvordan fungerede Grams plet? På grund af peptidoglycan-laget., Det fortykkede peptidoglycan-lag i grampositive celler giver dem mulighed for at bevare pletten (dermed resterende ‘pletpositiv’ eller ‘grampositiv), hvor det tynde lag, der ses i gramnegative celler, ikke kan forhindre, at pletten lækker ud (dermed plet og gramnegativ). Selvfølgelig Gram selv vidste ikke dette, men hans pletten var en succes, og det var 1884 så give ham en pause.
temmelig simpelt billede, men alt er farvekodet. Kredit: Wikimedia.
Peptidoglycan er også meget vigtigt for den måde antibiotika virker på., Rollen af en bakteriel cellevæg er defensiv. Væggen er der af samme grund, at vores hud er på os, for at holde indersiden ind og ydersiden ud, og det gør det ved fysisk at begrænse cellens størrelse og form. I den mikrobielle verden er en af de vigtigste kræfter, der ændrer cellestørrelse og form, tro det eller ej, Vand.
en bakteriecelle er en lidt salt boble, der generelt findes i et mindre salt miljø., Problemet ligger i, at det mindre salte miljø ønsker at udjævne alle saltkoncentrationerne, så vand ville skynde sig ind i cellen for at fortynde dets salthed, indtil det matcher miljøet, eller indtil det brister og dræber cellen. Denne proces får navnet osmose. Peptidoglycan ‘ s rolle er at fungere som en fysisk barriere for cellen, der tager på meget vand og dræber sig selv. Det er som at forsøge at blæse en ballon inde i en lille kasse, når en vis mængde luft går i kassen skubber tilbage på den ekspanderende ballon og ikke mere luft kan skubbes ind i ballonen.,
men antag, at vi kunne bryde denne peptidoglycan-væg, hvilket ville resultere i, at bakterien mister dette beskyttende lag og bliver sårbar over for osmose, der forårsager cellepop. Ville det ikke være et godt antibiotikum?
viser sig, at det er et godt antibiotikum, penicillin. Penicillin virker ved at hæmme reparation af peptidoglycan lag, derfor skader forbindelser og peptidoglycan kompromitteres forårsager det at blive modtagelige for osmotisk lysis.dette forklarer også, hvorfor penicillin og dets derivat er mere effektive mod Gram-positive celler., Med sit peptidoglycan-lag skjult under en ydre lipidmembran er det sværere for penicillin at nå peptidoglycan, hvor det har aktivitet, mens Gram-positive cellevægge forlader peptidoglycan udsat.
Penicillin er så god til at dræbe bakterier, at bakterier har været nødt til at udvikle sig en vej rundt om det. De gør det på to måder, de enten ødelægge penicillin selv eller de ændrer målet for penicillin til noget penicillin ikke kan genkende., Uanset hvad vores brug af penicillin, og vores udnyttelse af denne peptidoglycan væg udløste et våbenkapløb med den mikrobielle verden, så de kunne beskytte den dyrebare peptidoglycan.
jeg nævnte øverst, At S. aureus ved, hvordan bedsteforældre så ud, og at dette var relateret til peptidoglycan, og dette kommer tilbage til, hvordan denne bakterie bestemmer, hvordan den vil opdele.
en nylig artikel i Nature Communications af Prof. Simon Fosters gruppe (Turner et al.,, 2010, se nedenfor) har vist, at den gyldne Staph har påviselige højder i sin peptidoglycan-struktur, en slags tæreskorpe, der kan findes i et meget specifikt mønster. De fandt, at en højderyg var Ækvatorial (hele ribben), en anden højderyg halverede kun en halvkugle (halv ribben) og en tredje højderyg vinkelret halverede halvdelen af den tidligere halverede halvkugle (kvart ribben).,
Det har været kendt i nogen tid, at stafylokokker dannes i klaser, faktisk kommer navnet fra det græske ord for druer, og endnu for nylig er det blevet observeret, at stafylokokcelledeling finder sted i en meget specifik rækkefølge. Den første division er inden for x-aksen, den anden inden for y-aksen og den tredje i z-aksen, før den gentager sig selv. Hver celledeling finder sted inden for et nyt plan og vinkelret på den sidste celledeling.
min egen gengivelse af S. aureus division mønstre., Hver division nummereret i rækkefølge, og det skal være indlysende, at ‘1’ og ‘4’ er det samme trin i en gentagende cyklus. Kredit: Mig.
Hvad Prof. Foster og hans gruppe har vist, er, at kagen-skorper eller peptidoglycan ribben markere stedet af peptidoglycan syntese i løbet af Stafylokokker celledeling og på grund af den måde, at hver celle deler det bevarer oplysninger for de to foregående afdelinger, sine forældre-og grand-forældrenes divisioner! Desuden indikerer denne observation, at denne proces ikke er tilfældig og så sandsynligvis drevet af peptidoglycan selv.,
Peptidoglycan er et vidunderligt stof. Uden det ville bakterier være sårbare over for død af vand, vi ville ikke være i stand til hurtigt, nemt eller billigt at adskille dem fra hinanden, og vi ville være uden penicillin, muligvis den næststørste biomedicinske innovation efter vacciner. Nu ser det ud til, at peptidoglycan kan kontrollere stedet for celledeling, i S. aureus alligevel, hvilket indikerer, at der måske er mere at opdage om denne bakterielle wonderonder .all.