Rask, kan du beskrive din besteforeldre? Staphylococcus aureus, eller Golden Staph, og det er en enkelt celle. Hvis du kunne ikke du bør besøke dem oftere. I alle fall en veldig kul papir kom ut nylig, men før vi kan få det vi trenger for å begynne ved å gå bakover for å forklare en svært viktig bakteriell struktur kalt peptidoglycan.,
Peptidoglycan er en polymer av aminosyrer (derav peptido-) og sukker (derav –glycan) som gjør opp cellevegg av alle bakterier. Denne strukturen er så grunnleggende for bakteriell liv som store funksjonell inndeling av bakteriearter er basert på strukturen av denne peptidoglycan lag, som kan utnyttes av en spesiell farging-protokollen.
Ja, jeg har brukt dette før, men det fungerer fortsatt. Kreditt: Meg.
Tilbake i 1884 en fyr som heter Gram utviklet en farging teknikk for å visualisere bakteriell prøver (nå kalles gramfarging)., Det var veldig viktig fordi, som historien går, lungebetennelse var et stort problem på den tiden, og det var tre årsaker; ukjent (senere identifisert som viral lungebetennelse) og to typer av bakteriell lungebetennelse forårsaket av enten Streptococcus pneumoniae eller Klebsiella pneumoniae. Viktigere lungebetennelse forårsaket av Streptokokker er mer smittsomt, og utvikler seg raskere enn lungebetennelse forårsaket av Klebsiella, som har en tendens til å bare påvirke immuno-kompromittert., Gram ‘ s flekken, som var rask og endelig, tillatt for tre forskjellige typer lungebetennelse pasienten å bli gruppert sammen for å redusere spredning og dermed forebygge sykdom.
gramfarging av blandede kulturer av S. aureus (lilla) og E. coli (red). Kreditt: Wikimedia.
Så hvordan gjorde Gram ‘ s flekken arbeid? På grunn av peptidoglycan lag., Den tykke peptidoglycan lag i Gram-positive celler tillater dem å beholde flekken (derav gjenværende «flekken positiv» eller » Gram-positive) hvor som tynt lag sett i Gram-negative celler kan ikke hindre flekker fra leeching ut (derav flekken og Gram-negativ). Selvfølgelig Gram selv visste ikke dette, men hans flekken var en suksess, og det var 1884 så gi ham en pause.
Ganske enkelt bilde, men alt er fargekodet. Kreditt: Wikimedia.
Peptidoglycan er også svært viktig for måten antibiotika arbeid., Rollen som en bakteriell celleveggen er defensiv. Veggen er der for samme grunn huden vår er på oss, for å holde innmaten i og outsides ut, og det gjør dette ved fysisk å begrense størrelsen og formen på cellen. I den mikrobielle verden en av de viktigste styrkene endre celle størrelse og form er, tro det eller ikke, vann.
En bakterie celle er litt salt boble generelt eksisterende i en mindre saltholdig miljø., Problemet ligger i at de mindre saltholdig miljø ønsker å jevne ut alle salt konsentrasjoner slik at vannet ville rush inn i cellen for å fortynne sin saltsmaken til den stemmer overens med miljøet, eller til det sprenger og dreper cellen. Denne prosessen er gitt navnet osmose. Rollen av peptidoglycan er å fungere som en fysisk barriere til cellen tar på for mye vann og å drepe seg selv. Sin som prøver å blåse opp en ballong inne i en liten boks, når en viss mengde luft går i boks presser tilbake på den voksende ballong og ikke mer luft kan bli presset inn i ballongen.,
Men antar at vi kan bryte denne peptidoglycan veggen, som ville resultere i bakterien å miste denne beskyttende lag, og det å bli utsatt for osmose forårsaker celle pop. Ville ikke det være en god antibiotika?
det Viser seg at det er en god antibiotika, penicillin. Penicillin virker ved å hemme reparasjon av peptidoglycan lag, derfor skade forbindelser og peptidoglycan er kompromittert forårsaker det å bli utsatt for osmotisk lyse.
Dette forklarer også hvorfor penicillin og dens deriverte er mer effektiv mot Gram-positive celler., Med sin peptidoglycan lag skjult under en ytre lipid membran det er vanskeligere for penicillin for å nå peptidoglycan der det har aktivitet mens de Gram-positive celle vegger la peptidoglycan utsatt.
Penicillin er så god på å drepe bakterier som bakterier har hatt for å utvikle en vei rundt det. De gjør dette på to måter, enten ødelegge penicillin seg selv eller de du vil endre målet for penicillin til noe penicillin ikke kan kjenne igjen., Uansett vår bruk av penicillin, og vår utnyttelse av denne peptidoglycan veggen utløst et våpenkappløp med mikrobiell verden, slik at de kunne beskytte de dyrebare peptidoglycan.
jeg nevnte øverst på at S. aureus vet hva som er besteforeldre så ut som, og at dette var knyttet til peptidoglycan og dette kommer tilbake til hvordan dette bakterier bestemmer hvordan den vil dele.
En fersk papir i Naturen Kommunikasjon ved Prof Simon Foster ‘ s gruppe (Turner et al.,, 2010, se nedenfor) har vist at en Golden Staph har påvisbare rygger i sin peptidoglycan struktur, en slags pie skorpe som kan bli funnet i et helt bestemt mønster. De fant at en åskam ble ekvatorial (hele rib), en andre ridge bisected bare en halvkule (halv rib) og en tredje møne vinkelrett bisected halvparten av den tidligere bisected halvkule (kvartalet rib).,
det har vært kjent i noen tid som Staphylococcus former i bunter, faktisk det navnet kommer fra det greske ordet for druer, og enda mer nylig har det blitt observert at stafylokokk celledeling skjer i en bestemt rekkefølge. Den første divisjon er i x-aksen, den andre i y-aksen og den tredje i z-aksen før du gjenta seg selv. Hver celledeling skjer i løpet av et nytt fly og i rett vinkel til den siste cellen divisjon.
Min egen gjengivelse av S. aureus divisjon mønstre., Hver divisjon nummerert i rekkefølge, og det burde være innlysende at ‘1’ og ‘4’ er på samme stadium i en gjentakende syklus. Kreditt: Meg.
Hva Prof. Foster og hans gruppe har vist er at pai-skorper eller peptidoglycan ribbeina mark siden av peptidoglycan syntese under Stafylokokk celledeling og på grunn av måten hver celle deler det beholder informasjon av de to tidligere divisjoner, dets foreldres og grand-parental divisjoner! Videre, denne observasjonen indikerer at denne prosessen er ikke tilfeldig og så sannsynligvis drevet av peptidoglycan seg selv.,
Peptidoglycan er et fantastisk stoff. Uten det bakterier ville bli utsatt til døden ved vann, vi ville ikke være i stand til raskt, enkelt eller billig fortelle dem fra hverandre, og vi ville være uten penicillin, muligens den nest største biomedisinsk innovasjon etter vaksiner. Nå ser det ut til at peptidoglycan kan kontrollere siden av celledeling, i S. aureus uansett, som indikerer at det kan være mer å oppdage om dette bakteriell wonderwall.