นักวิทยาศาสตร์สอดแนมชีวิตภายในที่เป็นความลับของแบคทีเรีย

บนพื้นผิว แบคทีเรียอาจดูจืดชืด แต่มีอะไรเกิดขึ้นมากกว่าที่เห็น การวิจัยใหม่กำลังเปิดเผยเป็นเวลาหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าแบคทีเรียไม่มีโครงสร้างภายในและโดยพื้นฐานแล้วเป็น “ถุงของเอนไซม์” Martin Warren นักชีววิทยาด้านโครงสร้างและเซลล์แห่งมหาวิทยาลัย Kent ในอังกฤษกล่าวตอนนี้ นักวิจัยกลุ่มหนึ่งได้บรรยายถึงกลุ่มของโครงสร้างลึกลับและส่วนต่างๆ ภายในแบคทีเรีย ไม่มีใครรู้หน้าที่ของโครงสร้าง นักวิจัยรายงานออนไลน์ในวันที่ 12 มิถุนายนในJournal of Bacteriologyแต่สิ่งเหล่านี้ต้องมีความสำคัญสำหรับแบคทีเรียในการใช้พลังงานจำนวนมากในการสร้างพวกมัน

ทีมนักวิทยาศาสตร์ อีกกลุ่มหนึ่ง นำเสนอรูปลักษณ์ระดับอะตอม

ครั้งแรกที่ช่องไมโครแบคทีเรียที่สมบูรณ์ในวิทยาศาสตร์ 23 มิถุนายน ช่องย่อยขนาดเล็กเป็นเปลือกโปรตีนที่แบคทีเรียใช้เพื่อแยกปฏิกิริยาเคมีบางอย่างออกจากส่วนที่เหลือของเซลล์ นักวิจัยกล่าวว่าการรู้ว่าการประกอบไมโครคอมพาร์ตเมนต์มีความสำคัญอย่างไรในด้านเทคโนโลยีชีวภาพและการแพทย์

พระอุโบสถชั้นใน

แบคทีเรียใช้เปลือกโปรตีนที่เรียกว่า microcompartments เพื่อรวมปฏิกิริยาทางเคมีที่สำคัญไว้ในที่เดียว ตอนนี้นักวิจัยได้สร้างแบบจำลอง 3 มิติที่สมบูรณ์ของ microcompartment จากแบคทีเรียน้ำเค็มที่เรียกว่าHaliangium ochraceum โครงสร้างรูปหกเหลี่ยมประกอบด้วยโปรตีน BMC-H (สีน้ำเงิน) และโปรตีน BMC-T (สีเขียว) รวมกับรูปห้าเหลี่ยมที่ทำจากโปรตีน BMC-P (สีเหลือง) เพื่อสร้างเปลือก เป็นโครงสร้างโปรตีนที่ใหญ่ที่สุด นอกเหนือจากไวรัส ที่นักวิทยาศาสตร์เคยดูในระดับอะตอม

ไมโครช่องจาก Haliangium ochraceum

มาร์คัส ซัทเทอร์, MSU/LBNL

การศึกษาทั้งสองแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียมีความซับซ้อนเพียงใด วอร์เรน ซึ่งไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องในทั้งสองกล่าว “พวกเขาทั้งสองเป็นงานที่ยอดเยี่ยม หากใครเคยคิดว่าจุลชีววิทยาเป็นเรื่องน่าเบื่อ พวกเขาควรดูสิ่งนี้”

ตั้งแต่ปี 1950 นักชีววิทยารู้ว่าไซยาโนแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสร้างช่องย่อยที่เรียกว่าคาร์บอกซีโซม ซึ่งเป็นที่อยู่ของเอนไซม์สังเคราะห์แสงที่สำคัญ แบคทีเรียประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ — แม้แต่แบคทีเรียที่ไม่สังเคราะห์แสง — มียีนสำหรับทำไมโครคอมพาร์ตเมนต์ที่คล้ายคลึงกัน ห้องเล็ก ๆ เหล่านี้จำนวนมากปรากฏขึ้นเฉพาะเมื่อแบคทีเรียพบโมเลกุลบางอย่างที่พวกมันสามารถใช้เป็นอาหารได้ ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียก่อโรคบางชนิดสร้างช่องขนาดเล็กเพื่อช่วยย่อยเมือกจากลำไส้ของผู้คน Warren กล่าว

นักวิจัยหลายคนทำงานเพื่อออกแบบโครงสร้างไมโครคอมพาร์ตเมนต์เพื่อผลิตยา สารเคมีทางอุตสาหกรรม หรือเชื้อเพลิงชีวภาพ นั่นเป็นเรื่องยากเพราะนักวิทยาศาสตร์ไม่เข้าใจโครงสร้างของโครงสร้างอย่างถ่องแท้ พวกเขารู้ว่าโปรตีนมารวมกันเป็นหน่วยรูปห้าเหลี่ยมและรูปหกเหลี่ยม แต่ไม่รู้ว่าหน่วยย่อยมารวมกันเป็นทรงกลมหลายด้านได้อย่างไร Danielle Tullman-Ercek นักชีววิทยาสังเคราะห์ที่ Northwestern University ใน Evanston รัฐอิลลินอยส์ กล่าวว่า “มันเหมือนกับการเล่นต่อกับตัวต่อเลโก้ แต่ไม่เข้าใจว่าตัวอิฐเข้ากันได้อย่างไร

นอกจากนี้ แต่ละยูนิตยังเป็นแบบโค้ง โดยมีถ้วยอยู่ด้านหนึ่งและอีกด้านนูนออกมา Michael Prentice นักจุลชีววิทยาทางการแพทย์จาก University College Cork ในไอร์แลนด์กล่าว แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่าถ้วยหรือส่วนนูนเข้าไปด้านในของช่องไมโครช่องหรือไม่

ในรายงานScienceนักวิจัยที่นำโดยนักชีววิทยาเชิงโครงสร้าง Cheryl Kerfeld ได้ใช้การผสมผสานระหว่าง X-ray crystallography และ cryo-electron microscopy เพื่อตรวจสอบ microcompartments จากแบคทีเรียHaliangium ochraceumและตอบคำถามเหล่านั้น เคอร์เฟลด์แห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิชิแกนในอีสต์แลนซิงและห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ในแคลิฟอร์เนียกล่าวว่าถ้วยครอบคลุมด้านนอกของช่องไมโครเช่นลักยิ้มบนลูกกอล์ฟ 

เรื่องราวดำเนินต่อไปด้านล่างภาพ

หอไอเฟล

แบคทีเรียน้ำจืดที่เรียกว่าProsthecobacter debontiiยึดพื้นผิวของมันด้วยส่วนต่อที่คล้ายกับหอไอเฟลขนาดเล็ก cryotomogram (ด้านซ้ายและด้านซ้ายบน) และแบบจำลอง 3 มิติของมุมมองด้านข้าง (ด้านขวา สีทอง) และมุมมองด้านบน (สีทอง ส่วนแทรก) ของโครงสร้างจะแสดงขึ้น นักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบว่ามีการใช้ส่วนต่อท้ายที่ซับซ้อนอย่างไร

credit : jamchocolates.com jamesgavette.com jamesleggettmusicproduction.com jameson-h.com jammeeguesthouse.com