För att bli av med obehagliga konkurrenter, vissa bakterier använder en nanoserad spjut. Forskare vid University of Basel's Biozentrum har fått nya insikter om konstruktionen, handlingssätt och återvinning av detta vapen. Som de rapporterar i tidningen Naturmikrobiologi , spjutpistolen borrar ett hål i de närliggande cellerna på bara några tusendels sekunder och injicerar en cocktail av toxiner.

Miljoner små mikrober på löv, stenar eller vår hud stöter på plats. Och nästan överallt, de måste tävla om resurser och näringsämnen. Under evolutionens gång, vissa bakterier har därför utvecklat ett vapen för att injicera en giftig cocktail i konkurrenter och rivaler, vilket eliminerar dem. Detta vapen, liknar en spjutgevär, kallas typ VI -sekretionssystemet (T6SS).

Två år sedan, Prof. Marek Basler bestämde atomkonstruktionen av spjutvapnet i tillståndet "efter avfyrning". I den aktuella studien, hans team har löst strukturen på spjutpistolen "redo att skjuta". Baserat på dessa fynd, forskarna har modellerat hur spjutpistolen T6SS fungerar. Den består av komponenter inklusive en slida och ett spjut med en skarp spets. Höljet består av över 200 anslutna, kugghjulsliknande proteinringar som monteras runt det inre styva spjutet. När T6SS avfyras, höljet drar ihop sig snabbt och skjuter ut det giftiga spjutet ur cellen, som sedan kan tränga in i närliggande celler där det släpper ut dödliga toxiner. "Än så länge, det har bara funnits antaganden om hur strukturen på T6SS -manteln förändras under sammandragning, "säger Basler." Med hjälp av kryo-elektronmikroskopi tillgänglig på C-CINA, vi har nu fått en bild av spjutet och det förlängda höljet i atomupplösning. "

Genom att jämföra strukturerna i de utvidgade och kontrakterade staterna, forskarna modellerade hur T6SS fungerar i detalj. "Under mantelsammandragningen, ringen efter ringen vänder och kommer närmare den föregående ringen, medan ringdiametern expanderar och därmed släpper spjutet, "förklarar Basler." Denna kombination av slida som krymper och vrider resulterar i att man borrar ett hål i målcellerna. På mindre än två millisekunder T6SS -manteln drar ihop sig till hälften av sin längd och samtidigt, det giftiga spjutet spiraler ut som en skruv. Därför, bakterierna har en extremt kraftfull borr. "

Efter avfyrning av T6SS, bakterierna återanvänder de enskilda komponenterna i höljet för att montera ett nytt spjutgevär. "Under en lång tid, det var inte klart varför endast den kontrakterade manteln demonteras, men det förlängda höljet är inte, "säger Basler." Nu, vi kunde se att en viss proteindomän exponeras på ytan av höljet under sammandragning och kan identifieras av ett specifikt protein som ansvarar för demontering av höljet. I tillståndet med utökad mantel, den här domänen är dold, och T6SS -manteln är därför skyddad från demontering. "

Forskarna kommer att fortsätta studera spjutvapnet. "Ett av våra projekt är inriktat på frågan om hur T6SS är inbäddad i bakteriecellshöljet. Eftersom spjutgeväret avfyras med en så hög kraft, det måste vara fast förankrat - annars, avfyrning skulle inte fungera korrekt, eller kan till och med döda de vapenbärande bakterierna själva. "