• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Budowa igieł iniekcyjnych bakterii rozszyfrowana

    23.05.2012. 18:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowcy z Niemiec i USA rozszyfrowali w rozdzielczości atomowej budowę igieł iniekcyjnych bakterii. Wyniki zaprezentowane w czasopiśmie Nature mogą pomóc naukowcom w stworzeniu specjalnych leków i opracowaniu strategii, które w szczególności zapobiegną procesowi infekcji. Choroby wywoływane przez bakterie są niebezpieczne, ponieważ infekcja żywiciela następuje za pośrednictwem aparatu iniekcyjnego. Badania zostały dofinansowane z projektu BIO-NMR (magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) w biologii strukturalnej), który otrzymał niemal 9 mln EUR z tematu "Infrastruktury badawcze" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

    Naukowcy, pracujący pod kierunkiem Instytutu Chemii Biofizycznej im. Maxa Plancka w Niemczech, twierdzą, że bakterie uwalniają agentów molekularnych do komórek żywiciela za pośrednictwem organów przypominających igłę. W ten sposób są w stanie uniknąć reakcji immunologicznej. W toku prowadzonych prac naukowcy rozszyfrowali budowę igły, odkrywając, że setki małych, pustych igieł wysuwają się z błony bakterii, przez co staje się ona groźnym narzędziem, które sprawia, że dżuma czy cholera są tak niebezpieczne.

    Malutkie igły, współdziałające z podstawą znajdującą się wewnątrz błony, wykorzystują mechanizm iniekcyjny, nazywany przez ekspertów systemem sekrecji typu III, za pomocą którego patogeny wprowadzają agentów molekularnych do komórki żywiciela.

    Substancje te oddziałują następnie na podstawowe procesy molekularne i blokują obronę immunologiczną zainfekowanych komórek - jak donoszą naukowcy. Ostateczny wynik? Śmierć, gdyż patogeny rozprzestrzeniają się po całym organizmie, skutecznie unikając wszystkiego, co próbuje je powstrzymać.

    Naukowcom udało się jak do tej pory jedynie opracować leki zwalczające infekcję. Niemniej istnieją szczepy bakterii zdolne do rozwinięcia oporności na antybiotyki. Zatem świat nauki musi opracować bardziej specyficzne terapie farmakologiczne.

    Nikt nie był w stanie dostarczyć informacji na temat dokładnej budowy igieł o długości 60 - 80 nanometrów i szerokości około 8 nanometrów. Tradycyjne narzędzia, takie jak krystalografia rentgenowska, nie sprawdziły się lub przyniosły nieprawidłowe struktury modelowe. Igła, ze względu na to, że nie podlega krystalizacji ani rozpuszczeniu, oparła się wszystkim próbom rozszyfrowania jej budowy atomowej.

    I tutaj do akcji wkracza zespół naukowy, który połączył wytworzenie igły w laboratorium z monolityczną spektroskopią NMR, mikroskopią elektronową i modelowaniem komputerowym. Naukowcy rozszyfrowali budowę igły atom po atomie i po raz pierwszy zobrazowali jej architekturę molekularną w skali angstremowej. Eksperci twierdzą, że jest to rozdzielczość poniżej jednej dziesięciomilionowej części milimetra.

    "Poczyniliśmy olbrzymie kroki naprzód, jeżeli chodzi o wytwarzanie próbek i monolityczną spektroskopię NMR" - zauważa autor naczelny, Adam Lange z Wydziału Biologii Strukturalnej na bazie NMR Instytutu Chemii Biofizycznej im. Maxa Plancka. "Wreszcie byliśmy w stanie wykorzystać jedną z obecnie najsilniejszych, monolitycznych spektrometrii NMR na Wydziale Biologii Strukturalnej na bazie NMR kierowanym przez Christiana Griesingera w naszym instytucie". Przy 20 teslach, pole magnetyczne tego 850 megahercowego spektrometru jest około 400.000 razy silniejsze od pola Ziemi. "Zaskoczyła nas budowa igieł" - stwierdza dr Lange.

    Uzyskane wyniki wskazują na podobieństwa wewnątrz i różnice na powierzchni igieł. Różnica może wynikać z tego, co bakterie wykorzystują, aby uniknąć rozpoznania immunologicznego przez żywiciela. Zmiany na powierzchni igieł sieją spustoszenie w układzie immunologicznym żywiciela, który nie jest w stanie rozpoznać patogenu. Wyniki prac mogą pomóc naukowcom w wymyśleniu sposobu na zablokowanie tej strzykawki i utrzymanie bakterii pod kontrolą.

    "Nasza nowa technika umożliwia nam wytworzenie dużych ilości igieł w laboratorium" - mówi Stefan Becker, również z Wydziału Biologii Strukturalnej na bazie NMR Instytutu Chemii Biofizycznej im. Maxa Plancka i współautor artykułu. "Naszym celem jest teraz opracowanie wysokowydajnej metody. Umożliwi ona poszukiwanie nowych agentów zapobiegających wykształcaniu się igły".

    Wkład w badania wnieśli eksperci z Instytutu Biologii Zakażeń im. Maxa Plancka i z Uniwersytetu w Waszyngtonie w USA.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Rekombinaza Tre - eksperymentalny enzym, zmutowana rekombinaza Cre, umożliwiająca selektywne wycięcie zintegrowanego genomu wirusa HIV z genomu zainfekowanych komórek. Dotychczas enzym wykazał swoją aktywność w liniach komórek HeLa, w warunkach laboratoryjnych w ciągu trzech miesięcy całkowicie usuwając zintegrowany wirus z hodowli. Odkrycie jest dziełem naukowców z Instytutu Heinrich Pette Wirologii Eksperymentalnej i Immunologii w Hamburgu oraz Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki Maxa Plancka w Dreźnie. Kai Simons (ur. 24 maja 1938 w Helsinkach) – fiński profesor biochemii na stałe mieszkający i pracujący w Niemczech. Autor koncepcji raftów lipidowych, twórca pojęcia trans-Golgi network i jego roli w sortowaniu białek i lipidów. Współzałożyciel i współorganizator EMBL (European Molecular Biology Laboratory), ELSO, inicjator założenia Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki Maxa Plancka w Dreźnie. Autor ponad 350 artykułów naukowych. Instytut Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki Maxa Plancka (ang. Max Planck Institute for Molecular Cell Biology and Genetics, niem. Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik) (MPI-CBG) – instytut naukowo-badawczy w dziedzinie biologii molekularnej, biochemii, genetyki oraz biologii komórki oraz rozwoju należący do Towarzystwa Maxa Plancka, zlokalizowany w Dreźnie w Niemczech.

    Igła Veresa – najwygodniejsza, powszechnie stosowana igła do wytwarzania odmy otrzewnej. Igła ta zewnętrznie podobna jest do igieł do iniekcji: ma ostrą końcówkę ściętą skośnie pod kątem około 45°, grubość od 1,5 do 2,5 mm. Różni się od zwykłych igieł tym, że wewnątrz znajduje się tępy mandryn wysuwany małą sprężynką przed ostrze. Kiedy chirurg wkłuwa igłę, mandryn wciskany jest do wnętrza igły obnażając ostrze. W momencie przebicia powłok, kiedy igła wchodzi np. do jamy brzusznej, mandryn wypychany jest z igły zapobiegając skaleczeniu narządów wewnętrznych. The Martians (ang. Marsjanie) – tak nazywani byli węgierscy naukowcy pracujący w Los Alamos (USA) nad amerykańskim projektem Manhattan – budową pierwszej bomby atomowej. Grupa ta była interdyscyplinarna, jej członkowie posiadali dyplomy z chemii, biologii, matematyki albo fizyki. W jej skład wchodzili m.in. następujący naukowcy:

    Łożysko igiełkowe – to łożysko walcowe o cienkich pierścieniach i z dużą liczbą długich wałeczków, których średnica nie przekracza zwykle 5 mm. Wałeczki takie nazywa się igiełkami. Przy ciągłej pracy i dużych prędkościach stosuje się łożyska z koszykami. Thermus aquaticus – gatunek bakterii, który dobrze znosi wysokie temperatury. Pierwszy raz odkryto ją w gorących źródłach Yellowstone. Rośnie w temperaturach od 65 do 102 °C przy czym optymalne dla niego warunki to: temperatura 100 °C i ciśnienie 45MPa, zaliczany jest więc do piezofili i termofili ekstremalnych. Jest chemotrofem. Z tej bakterii pochodzi termostabilna polimeraza Taq wykorzystywana w biologii molekularnej w reakcji PCR.

    Rafidy – kryształy szczawianu wapnia obecne w wakuolach komórek roślinnych, w kształcie igieł złożonych w pęczki. Kryształy mają około 50 μm długości oraz około 850-250 nm szerokości w przekroju. Kryształy o kształcie igieł występują powszechnie w komórkach roślin wyższych. Oporność na antybiotyki – cecha części szczepów bakteryjnych, która umożliwia im przeciwstawianie się wpływowi antybiotyku. W zależności od pochodzenia, dzieli się ją na pierwotną (naturalna struktura bakterii uniemożliwiająca działanie leku) lub nabytą – na skutek nabycia genów oporności od innych bakterii lub spontanicznych mutacji. Częsta oporność wśród bakterii wiąże się z nieracjonalną antybiotykoterapią oraz zbyt dużym zużyciem tych leków w przemyśle spożywczym.

    Wydział Biologii i Nauk o Ziemi Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej powstał 1 stycznia 1952 roku, kiedy Wydział Matematyczno-Przyrodniczy podzielił się na dwa Wydziały: Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii i Wydział Biologii i Nauk o Ziemi. Przestał istnieć 1 października 2011 roku, kiedy to został podzielony na 2 nowe wydziały: Wydział Biologii i Biotechnologii oraz Wydział Nauk o Ziemi i Gospodarki Przestrzennej.

    Barwienia bakterii – techniki stosowane w mikrobiologii, których celem jest umożliwienie obserwacji bakterii w mikroskopie świetlnym celem oceny ich wielkości, kształtu i niektórych cech morfologicznych. Barwienie jest konieczne ze względu na słaby stopień załamywania promieni świetlnych przez komórki bakterii.

    Bartoneloza – jedna z odzwierzęcych chorób zakaźnych, wywołana przez bakterie rodzaju bartonella, zazwyczaj przenoszone na człowieka przez owady. Do zakażenia dochodzi przez ukąszenie. W zależności od gatunku bakterii wywołujących infekcję, możemy mieć do czynienia z różnymi batonelozami: Łożysko toroidalne – należy do grupy łożysk tocznych. Elementy toczne tego łożyska to wałeczki, podobne do tych w łożyskach igiełkowych, ale o pobocznicy o zakrzywieniu podobnym jakie mają baryłki w łożyskach baryłkowych. Dzięki temu połączeniu otrzymano zarówno cechy funkcjonalne łożysk igiełkowych, takie jak: niewielkie wymiary i samonastawność wzdłużna, jak i łożysk baryłkowych: bardzo wysoka obciążalność promieniowa, samonastawność kątowa. Może być ono stosowane jako zamiennik łożysk baryłkowych bez większych zmian konstrukcyjnych (jedynie tuleja korygująca średnicę zewnętrzną). Montaż i demontaż łożysk toroidalnych przebiega tak samo, jak łożysk baryłkowych. Łożyska toroidalne są opatentowane i produkowane jedynie przez szwedzką firmę SKF.

    L1448-IRS2E – obiekt astronomiczny znajdujący się w regionie powstawania gwiazd w gwiazdozbiorze Perseusza w odległości około 800 lat świetlnych od Ziemi. Został on odkryty przez zespół astronomów Uniwersytetu Yale, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics oraz Instytutu Astronomii Maxa Plancka. Karol Lesław Grela (ur. 23 listopada 1970 w Warszawie) – polski chemik organik, profesor, nauczyciel akademicki. Zajmuje się zagadnieniami syntezy organicznej, metatezy olefin i chemii metaloorganicznej. Tytuł zawodowy magistra inżyniera uzyskał w 1994 roku na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Stopień naukowy doktora nauk chemicznych uzyskał w 1998 roku w Instytucie Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk (promotor prof. Mieczysław Mąkosza). Następnie odbył staż podoktorski (1999–2000) w Instytucie Maxa Plancka (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung) w Mülheim (Niemcy) pod kierunkiem prof. Aloisa Fürstnera. Habilitacja w IChO PAN w 2003. Tytuł naukowy profesora zwyczajnego uzyskany w 2008. Od 2012 roku związany z Wydziałem Chemii Uniwersytetu Warszawskiego gdzie jest nauczycielem akademickim. Kieruje badaniami naukowymi zespołu w Laboratorium Syntezy Metaloorganicznej w Centrum Nowych Technologii III na warszawskiej Ochocie.

    Dodano: 23.05.2012. 18:26  


    Najnowsze