szybko, możesz opisać swoich dziadków? Staphylococcus aureus, lub gronkowiec złocisty, może i jest to pojedyncza komórka. Jeśli nie możesz, powinieneś odwiedzać je częściej. W każdym razie niedawno wyszedł bardzo fajny papier, ale zanim tam dotrzemy, musimy zacząć od cofnięcia się, aby wyjaśnić bardzo ważną strukturę bakteryjną zwaną peptydoglikanem.,
Peptydoglikan jest polimerem aminokwasów (stąd peptyd -) i cukrów (stąd –glikan), który tworzy ścianę komórkową wszystkich bakterii. Struktura ta jest tak fundamentalna dla życia bakterii, że główny podział funkcjonalny gatunków bakterii opiera się na strukturze tej warstwy peptydoglikanu, która może być wykorzystana przez specjalny protokół barwienia.
tak, używałem tego wcześniej, ale nadal działa. Kredyt: Ja.
w 1884 roku pewien facet o imieniu Gram opracował technikę barwienia do wizualizacji próbek bakteryjnych (obecnie nazywany plamą grama)., Było to bardzo ważne, ponieważ, jak mówi historia, zapalenie płuc było dużym problemem w tym czasie i były trzy przyczyny; nieznane (później zidentyfikowane jako wirusowe zapalenie płuc) i dwa rodzaje bakteryjnego zapalenia płuc wywołanego przez Streptococcus pneumoniae lub Klebsiella pneumoniae. Co ważne, zapalenie płuc wywołane przez paciorkowce jest bardziej zaraźliwe i rozwija się szybciej niż zapalenie płuc wywołane przez Klebsiella, które ma tendencję tylko do upośledzenia odporności., Plama grama, która była szybka i definitywna, pozwoliła na zgrupowanie trzech różnych typów pacjentów z zapaleniem płuc, zmniejszając rozprzestrzenianie się i tym samym zapobiegając chorobie.
plama gramowa mieszanych kultur S. aureus (fioletowa) i E. coli (czerwona). Źródło: Wikimedia.
jak działa plama grama? Ze względu na warstwę peptydoglikanu., Zagęszczona warstwa peptydoglikanu w komórkach Gram-dodatnich pozwala im zachować plamę (stąd pozostała „plama dodatnia” lub „Gram-dodatnia”), gdzie cienka warstwa widoczna w komórkach Gram-ujemnych nie może zapobiec wypłukiwaniu plamy (stąd plama i Gram-ujemna). Oczywiście sam Gram o tym nie wiedział, ale jego plama okazała się sukcesem i był rok 1884, więc dajcie mu spokój.
dość proste zdjęcie, ale wszystko jest oznaczone kolorami. Źródło: Wikimedia.
Peptydoglikan jest również niezwykle ważny dla sposobu działania antybiotyków., Rola ściany komórkowej bakterii ma charakter obronny. Ściana jest tam z tego samego powodu, dla którego nasza skóra jest na nas, aby utrzymać wnętrze i zewnętrzne Na zewnątrz i robi to fizycznie ograniczając rozmiar i kształt komórki. W świecie mikrobiologicznym jedną z najważniejszych sił zmieniających rozmiar i kształt komórek jest, Wierzcie lub nie, woda.
komórka bakteryjna to mała słona bańka, istniejąca na ogół w mniej słonym środowisku., Problem polega na tym, że mniej słone środowisko chce wyrównać wszystkie stężenia soli, aby woda wpadała do komórki, aby rozcieńczyć jej słoną sól, dopóki nie dorówna środowisku lub dopóki nie wybuchnie i nie zabije komórki. Proces ten nosi nazwę osmozy. Rolą peptydoglikanu jest działanie jako fizyczna bariera dla komórki przyjmującej dużo wody i zabijającej się. To tak, jakby próbować nadmuchać balon w małym pudełku, gdy pewna ilość powietrza trafi do pudełka, popycha z powrotem na rozwijający się balon i nie można więcej powietrza wepchnąć do balonu.,
ale załóżmy, że moglibyśmy rozbić tę ścianę peptydoglikanu, co spowodowałoby utratę tej warstwy ochronnej i stawanie się podatnym na osmozę powodującą pop komórek. Czy to nie byłby świetny antybiotyk?
okazuje się, że jest to świetny antybiotyk, penicylina. Penicylina działa poprzez hamowanie naprawy warstwy peptydoglikanu, dlatego związki uszkadzają i peptydoglikan jest zagrożony, powodując, że staje się podatny na lizę osmotyczną.
wyjaśnia to również, dlaczego penicylina i jej pochodna są bardziej skuteczne wobec komórek Gram-dodatnich., Z warstwą peptydoglikanu ukrytą pod zewnętrzną błoną lipidową trudniej jest penicylinie dotrzeć do peptydoglikanu, gdzie ma aktywność, podczas gdy Gram-dodatnie ściany komórkowe pozostawiają peptydoglikan narażony.
penicylina jest tak dobra w zabijaniu bakterii, że bakterie musiały ewoluować w sposób wokół niej. Robią to na dwa sposoby, albo niszczą samą penicylinę, albo zmieniają cel penicyliny na coś, czego penicylina nie może rozpoznać., Tak czy inaczej, nasze użycie penicyliny i wykorzystanie ściany peptydoglikanu wywołało wyścig zbrojeń ze światem mikrobiologicznym, aby mogły chronić cenny peptydoglikan.
wspomniałem na górze, że S. aureus wie, jak to wygląda i że jest to związane z peptydoglikanem i to wraca do tego, jak ta bakteria określa, jak będzie się dzieliła.
najnowszy artykuł w Nature Communications autorstwa grupy Prof. Simona Fostera (Turner et al.,, 2010, patrz poniżej) wykazały, że gronkowiec złocisty ma wykrywalne grzbiety w strukturze peptydoglikanu, rodzaj skorupy ciasta, które można znaleźć w bardzo specyficznym wzorze. Okazało się, że jeden grzbiet jest równikowy (całe żebro), drugi grzbiet jest podzielony tylko na jedną półkulę (pół żebro), a trzeci prostopadle jest podzielony na połowę wcześniej podzielonej półkuly (ćwierć żebra).,
od pewnego czasu wiadomo, że gronkowce tworzą się w pęczkach, w rzeczywistości nazwa pochodzi od greckiego słowa oznaczającego winogrona, a jeszcze niedawno zaobserwowano, że gronkowcowy podział komórek odbywa się w bardzo określonej kolejności. Pierwszy podział znajduje się w osi x, drugi w osi y, a trzeci w osi z, zanim się powtórzy. Każdy podział komórki odbywa się w nowej płaszczyźnie i pod kątem prostym do ostatniego podziału komórki.
moje własne odwzorowanie wzorców podziału S. aureusa., Każdy podział ponumerowany w kolejności i powinno być oczywiste, że ” 1 ” i ” 4 ” są tym samym etapem w powtarzającym się cyklu. Kredyt: Ja.
to, co Prof. Foster i jego grupa wykazali to, że skórki lub żeber peptydoglikanu zaznaczają miejsce syntezy peptydoglikanu podczas podziału komórek gronkowcowych i ze względu na sposób, w jaki każda komórka dzieli się, zachowuje informacje o dwóch poprzednich podziałach, jego podziałów rodzicielskich i wielkich rodzicielskich! Co więcej, ta obserwacja wskazuje, że proces ten nie jest przypadkowy i prawdopodobnie jest napędzany przez sam peptydoglikan.,
Peptydoglikan jest cudowną substancją. Bez niej bakterie byłyby narażone na śmierć przez wodę, nie bylibyśmy w stanie szybko, łatwo lub tanio je odróżnić i bylibyśmy bez penicyliny, prawdopodobnie drugiej największej innowacji biomedycznej po szczepionkach. Teraz wydaje się, że peptydoglikan może kontrolować miejsce podziału komórek, w S. aureus i tak, co wskazuje, że może być więcej do odkrycia o tym bakteryjnym wonderwall.