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研究发现物理力会影响细菌的毒素抵抗力

两位康奈尔大学研究人员在一个孩子的生日聚会上进行了随机交谈,这导致了人们对细菌如何抵抗毒素的协作和新的理解,这可能会为抗击有害感染提供新的工具。

已知物理力会影响人体细胞的生长和存活方式,但人们对这些力在原核生物(包括细菌在内的单细胞生物)中的作用了解甚少。

研究发现物理力会影响细菌的毒素抵抗力

Sibley机械与航空航天工程学院副教授Christopher Hernandez提出了一种微流控设备的想法,该设备可使单个细菌承受已知量的力和机械变形。但是他知道很少有方法可以测量这种影响,直到偶然与艺术与科学学院化学与化学生物学系的Peter JW Debye教授Peng Chen碰面。

Chen已经开发出一种标记和观察特定分子的方法,该分子可以从某些细菌的内膜中抽出毒素。通过将他们的想法综合在一起,研究人员已经得出结论,机械应力可以中断细菌在暴露于毒素后存活的能力。

研究发现物理力会影响细菌的毒素抵抗力

他们的论文“机械应力破坏了细菌中的多组分外排复合物”,于11月26日在美国国家科学院院刊上发表。

革兰氏阴性细菌的特征在于其双膜细胞包膜,并具有组装分子的能力,以消除能够迁移到细胞内的有毒物质,包括抗生素。

Hernandez和Chen的研究表明,当将大肠杆菌细菌放入微流体设备中并被迫流入非常狭窄的空间时,仅产生的机械应力就足以使这些泵破裂并停止工作。

埃尔南德斯说:“这是最早研究细菌力学生物学的研究之一。” “我们的发现提供了证据,证明细菌与其他类型的细胞相似,因为它们通过分子复合物对机械力做出反应。”

Chen说:“我们的工作表明,您可以通过机械手段破坏细菌的泵送复合体,这可能为我们提供一种增强细菌性疾病治疗的新工具。”

Hernandez和Chen创建的方法可用于检查各种原核细胞结构,功能和行为。

“这项创造性的合作研究成果将利用单分子生物学的能力,不仅为使军队保持微生物存活的细胞特征,而且为细胞水平的机械应力如何控制细菌生存能力提供更好的基础知识。为控制细菌感染提供了一种新颖的潜在手段。”陆军研究办公室微生物学项目经理罗伯特·科科斯卡说。陆军研究办公室是支持这项研究的美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的成员。

文献链接:https://www.pnas.org/content/early/2019/11/25/1909562116


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