Schnell, können Sie Ihre Großeltern beschreiben? Staphylococcus aureus oder der Goldene Grundnahrungsmittel, kann und es ist eine einzelne Zelle. Wenn Sie nicht konnten, sollten Sie sie öfter besuchen. In jedem Fall kam kürzlich ein sehr cooles Papier heraus, aber bevor wir dorthin gelangen können, müssen wir zunächst rückwärts gehen, um eine sehr wichtige Bakterienstruktur namens Peptidoglycan zu erklären.,
Peptidoglycan ist ein Polymer aus Aminosäuren (daher das Peptido-) und Zucker (daher das Glykan), das die Zellwand aller Bakterien ausmacht. Diese Struktur ist so grundlegend für das bakterielle Leben, dass die funktionelle Teilung von Bakterienarten auf der Struktur dieser Peptidoglycanschicht basiert, die durch ein spezielles Färbeprotokoll ausgenutzt werden kann.
Ja, ich habe das schon einmal benutzt, aber es funktioniert immer noch. Kredit: Ich.
Bereits 1884 entwickelte ein Typ namens Gram eine Färbetechnik zur Visualisierung von Bakterienproben (jetzt Gram-Fleck genannt)., Es war wirklich wichtig, weil, wie die Geschichte sagt, Lungenentzündung zu der Zeit ein großes Problem war und es drei Ursachen gab; unbekannt (später als virale Pneumonie identifiziert) und zwei Arten von bakterieller Pneumonie, die entweder durch Streptococcus pneumoniae oder Klebsiella pneumoniae verursacht wurden. Wichtig ist, dass eine durch Streptokokken verursachte Lungenentzündung ansteckender ist und sich schneller entwickelt als eine durch Klebsiella verursachte Lungenentzündung, die dazu neigt, nur die immungeschwächten zu beeinflussen., Grams Fleck, der schnell und endgültig war, ermöglichte es, die drei verschiedenen Arten von Lungenentzündungspatienten zusammenzufassen, um die Ausbreitung zu reduzieren und damit Krankheiten vorzubeugen.
Gram Fleck von Mischkulturen von S. aureus (lila) und E. coli (rot). Credit: Wikimedia.
Wie hat Grams Fleck funktioniert? Wegen der peptidoglycan-Schicht., Die verdickte Peptidoglycanschicht in grampositiven Zellen ermöglicht es ihnen, den Fleck zu behalten (daher „Fleck positiv“ oder „grampositiv“ zu bleiben), wobei die dünne Schicht in gramnegativen Zellen nicht verhindern kann, dass der Fleck ausläuft (daher Fleck und gramnegativ). Natürlich wusste Gram selbst das nicht, aber sein Fleck war ein Erfolg und es war 1884, also gib ihm eine Pause.
Ziemlich einfaches Bild, aber alles ist farblich gekennzeichnet. Credit: Wikimedia.
Peptidoglycan ist auch lebenswichtig für die Funktionsweise von Antibiotika., Die Rolle einer bakteriellen Zellwand ist defensiv. Die Wand ist aus dem gleichen Grund da, aus dem unsere Haut auf uns ist, um das Innere und das Äußere draußen zu halten, und dies geschieht, indem die Größe und Form der Zelle physisch begrenzt wird. In der mikrobiellen Welt ist Wasser eine der wichtigsten Kräfte, die die Zellgröße und-form verändern, ob Sie es glauben oder nicht.
Eine Bakterienzelle ist eine kleine salzige Blase, die im Allgemeinen in einer weniger salzigen Umgebung vorhanden ist., Das Problem liegt darin, dass die weniger salzige Umgebung alle Salzkonzentrationen ausgleichen möchte, so dass Wasser in die Zelle strömt, um seine Salzigkeit zu verdünnen, bis es mit der der Umgebung übereinstimmt, oder bis es platzt und die Zelle tötet. Dieser Prozess erhält den Namen Osmose. Die Rolle von Peptidoglycan besteht darin, als physische Barriere für die Zelle zu wirken, die zu viel Wasser aufnimmt und sich selbst tötet. Es ist wie der Versuch, einen Ballon in einer kleinen Schachtel aufzublasen, sobald eine bestimmte Luftmenge in die Schachtel gelangt, drückt sie den expandierenden Ballon zurück und es kann keine Luft mehr in den Ballon gedrückt werden.,
Aber nehmen wir an, wir könnten diese Peptidoglykanwand brechen, was dazu führen würde, dass das Bakterium diese Schutzschicht verliert und anfällig für Osmose wird, die die Zellmembran verursacht. Wäre das nicht ein großartiges Antibiotikum?
Stellt sich heraus, es ist ein großes Antibiotikum, Penicillin. Penicillin hemmt die Reparatur der Peptidoglycanschicht, daher schädigen Verbindungen und das Peptidoglycan ist beeinträchtigt, wodurch es anfällig für osmotische Lyse wird.
Dies erklärt auch, warum Penicillin und sein Derivat wirksamer gegen grampositive Zellen sind., Mit seiner Peptidoglycan-Schicht, die unter einer äußeren Lipidmembran verborgen ist, ist es für das Penicillin schwieriger, das Peptidoglycan zu erreichen, wo es Aktivität hat, während grampositive Zellwände das Peptidoglycan freilegen.
Penicillin ist so gut darin, Bakterien abzutöten, dass Bakterien sich um sie herum entwickeln mussten. Sie tun dies auf zwei Arten, sie zerstören entweder das Penicillin selbst oder sie ändern das Ziel von Penicillin in etwas, das Penicillin nicht erkennen kann., In jedem Fall löste unsere Verwendung von Penicillin und unsere Ausbeutung dieser Peptidoglycan-Wand ein Wettrüsten mit der mikrobiellen Welt aus, so dass sie das wertvolle Peptidoglycan schützen konnten.
Ich habe oben erwähnt, dass S. aureus weiß, wie Großeltern aussahen und dass dies mit Peptidoglycan zusammenhängt, und dies kommt darauf zurück, wie dieses Bakterium bestimmt, wie es sich teilen wird.
Einer aktuellen Veröffentlichung in „Nature Communications“ von Prof. Simon Foster ‚ s group (Turner et al.,, 2010, siehe unten) hat gezeigt, dass die Goldene Staph in ihrer Peptidoglycanstruktur nachweisbare Grate aufweist, eine Art Kuchenkruste, die in einem sehr spezifischen Muster zu finden ist. Sie fanden heraus, dass ein Grat äquatorial war (ganze Rippe), ein zweiter Grat nur eine Hemisphäre halbierte (halbe Rippe) und ein dritter Grat senkrecht halbierte eine Hälfte der zuvor halbierten Hemisphäre (Viertelrippe).,
Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass sich Staphylokokken in Trauben bilden, tatsächlich kommt der Name vom griechischen Wort für Trauben, und in jüngerer Zeit wurde beobachtet, dass die Staphylokokken-Zellteilung in einer sehr spezifischen Reihenfolge stattfindet. Die erste Division befindet sich innerhalb der x-Achse, die zweite innerhalb der y-Achse und dann die dritte in der Z-Achse, bevor sie sich wiederholt. Jede Zellteilung erfolgt innerhalb einer neuen Ebene und im rechten Winkel zur letzten Zellteilung.
Meine eigene Darstellung von S. aureus-Teilungsmustern., Jede Division ist in der Reihenfolge nummeriert und es sollte offensichtlich sein, dass ‚1‘ und ‚4‘ die gleiche Stufe in einem sich wiederholenden Zyklus sind. Kredit: Ich.
Was Prof. Foster und seine Gruppe gezeigt haben, ist, dass die Tortenkrusten oder Peptidoglycanrippen den Ort der Peptidoglycansynthese während der Staphylokokken-Zellteilung markieren und aufgrund der Art und Weise, wie jede Zelle teilt, die Informationen der beiden vorherigen Abteilungen, ihrer eltern-und großelterlichen Abteilungen, behalten! Darüber hinaus zeigt diese Beobachtung, dass dieser Prozess nicht zufällig ist und daher wahrscheinlich vom Peptidoglycan selbst angetrieben wird.,
Peptidoglycan ist eine wunderbare Substanz. Ohne sie wären Bakterien anfällig für den Tod durch Wasser, wir wären nicht in der Lage, sie schnell, einfach oder billig zu unterscheiden, und wir wären ohne Penicillin, möglicherweise die zweitgrößte biomedizinische Innovation nach Impfstoffen. Jetzt scheint es, dass Peptidoglycan den Ort der Zellteilung kontrollieren kann, in S. aureus sowieso, was darauf hindeutet, dass es mehr über diese bakterielle Wunderwand zu entdecken gibt.