Forskare vid Binghamton University, State University of New York har avslöjat det unika sätt på vilket en typ av gramnegativ bakterie levererar de toxiner som gör oss sjuka. Att förstå denna mekanism kan hjälpa till att designa bättre sätt att blockera och så småningom kontrollera dessa toxiner.

Docent Xin Yong och doktorand Ao Li från institutionen för maskinteknik, tillsammans med docent Jeffrey W. Schertzer från institutionen för biologiska vetenskaper, publicerade sina fynd i Journal of Biological Chemistry .

Studien tittade på hur bakterier kommunicerar via transport av små molekyler. Yong och Schertzer förklarade att kommunikationsmolekyler stimulerar produktionen av yttre membranvesiklar. Dessa små förpackningar knoppar sedan av från bakteriens yta och innehåller högkoncentrerade toxiner.

Ursprungligen, det antogs att kommunikationsmolekylen inducerade vesikelproduktion genom att kontrollera genuttryck, men det är inte vad som händer.

Yong och Schertzer bestämde sig för att arbeta tillsammans på en modell för att förstå mer om hur kommunikationsmolekylen sätter in sig i bakteriemembranet för att fysiskt stimulera produktionen av dessa toxintillförselbilar.

"Det är svårt att se den molekylära detaljen på den nivån, "förklarade Schertzer." Men med Dr Yongs expertis, vi kunde bygga en beräkningsmodell som hjälpte oss att förstå vad som faktiskt händer mellan enskilda molekyler. "

Yongs modell tillät dem att titta på detaljerna i molekylen och förstå mer om hur det interagerade med membranet på en mycket kort tidsperiod.

"Vårt viktigaste fynd är att kommunikationsmolekylen behöver komma in i membranet på ett mycket specifikt sätt, "sa Schertzer." Den viker sig som en bok, kommer att expandera när det har kommit in i membranet. "

Schertzer och Yong förklarade att kommunikationsmolekylen har både ett huvud och en svans som är kända för att vara flexibla, men de förväntade sig inte denna typ av förändring. I framtiden, de hoppas kunna testa vad som skulle förändras i interaktionen när svansen tas bort eller huvudet modifieras.

Även om studien kan låta ganska specifik, det har några större konsekvenser för alla gramnegativa bakterier.

"Gramnegativa bakterier har sannolikt alla liknande typer av kommunikationsmolekyler. Vi fokuserade på PQS [Pseudomonas Quinolone Signal] -molekylen av Pseudomonas aeruginosa eftersom den var den första som upptäcktes och är bäst studerad, "sa Yong." Andra gramnegativa arter, såsom E. coli, kan överföra sina egna kommunikationsmolekyler på ett liknande sätt. "

Att lära sig mer om hur gramnegativa bakterier kommunicerar med varandra kan hjälpa forskare att bygga en starkare förståelse för multispecies interaktioner och hur man så småningom kan kontrollera dessa typer av högriskinfektioner.

"Denna studie var ett bevis på hur fördelaktigt tvärvetenskapligt arbete kan vara, "sa Schertzer." Vi hade nått en gräns för vad som kunde göras experimentellt och behövde Dr Yongs modell för att utveckla en motivering för hur molekylen interagerade med membranet. Viktigast, detta arbete har genererat en mängd nya frågor som vi nu fortsätter att undersöka. "

Studien, "Molekylkonformation påverkar interaktionen mellan Pseudomonasquinolone -signalen och det bakteriella yttre membranet, "Publicerades i Journal of Biological Chemistry .