Ez az eddigi legrészletesebb kép egy baktérium felszínéről

A felvételen a Gram-negatív Escherichia coli baktérium azon külső burkolatára pillanthatunk rá, amely például a gyógyszerekkel való kapcsolatukban is szerepet játszik. A PNAS tudományos folyóiratban közzé tett tanulmányban az angol és amerikai kutatók kimutatták, hogy a baktérium burkolatának vannak erősebb és gyengébb pontjai is.

A baktériumot burkoló membrán fehérjéket sűrűn tartalmazó, és azokat nélkülöző területek váltakozásából áll, a fehérje nélküli régiókban a sejtmembránt erősítő glikolipidek találhatóak. Ez azért fontos felfedezés, mert a Gram-negatív baktériumok esetében ez az ellenálló burkolat akadályozza meg azt, hogy egyes gyógyszerek hatóanyaga a sejtekbe hatoljon, és emiatt is tartják az ilyen típusú baktériumok gyógyszerrezisztenciáját a szokásosnál is nagyobb veszélynek.

„A külső membrán igencsak komoly akadályt jelent az antibiotikumok számára, és fontos részét képezi annak, hogy e baktériumok ellenállnak a gyógyszeres kezelésnek. Azonban ismeretlen volt, hogy miként is áll össze a membrán, emiatt is választottuk a részletes vizsgálatunk tárgyául” – magyarázta a tanulmány egyik szerzője, Bart Hoogenboom professzor.

Az élő baktériumok sejtszintű, molekuláris szintű vizsgálatával feltárul, miként alkotnak hálózatot a fehérjék, s az is, hogy e hálózat nem teljesen fedi le a felületet, hanem hézagokat tartalmaz. E rések miatt nem is mindenütt egyformán erős a védelem, amit a membrán biztosít, vannak gyengébb pontok, amelyeket megcélozhatunk az antibiotikumokkal.

A kutatóknak egy néhány nanométeres hegyű tűvel sikerült letapogatniuk a baktérium felületét, majd ennek eredményéből készült el a látható kép. A vizsgálat feltárta, hogy a membrán tele van a fehérjék alkotta lyukakkal, amelyeken át a tápanyagok bejuthatnak a sejtbe, ám a sejt számára mérgező anyagok (pl. a gyógyszerhatóanyag) már nem. Azt ugyan eddig is tudtuk, hogy a külső membrán fehérjékkel teli, ám az nem volt világos, hogy ennyire zsúfoltan és stabilan állnak rajta a fehérjék. Ugyanennyire meglepő volt azonban az is, hogy számos foltban egyáltalán nem találtak fehérjéket a membránon, ezek a helyek voltak a glikolipidek (a membránalkotó lipidhez kapcsolódó cukormolekulák) területei. A kutatók úgy vélik, ez a váltakozó felület teszi lehetővé, hogy az E. coli és a hozzá hasonló baktériumok igen gyorsan növekedni és szaporodni tudjanak, a glikolipidek ugyanis könnyebben megnyúlnak, mint a fehérjét tartalmazó területek.

A felfedezést követően már tudjuk, hogy mit kell vizsgálni a membránban, és a későbbi vizsgálatokból, amelyek feltárták a membrán egyes részeinek pontos feladatait, új utak nyílhatnak a hatékony gyógyszerek kifejlesztése előtt is.