抗菌肽冻结细胞质运动,使细菌容易受到攻击

在瞬间攻击短,独特的肽,细菌是快乐的成长,他们的DNA抖动在细胞在生命的半随机运动的特点。

秒后,抖动停止。生活嘎然而止。

约1亿肽-短块的氨基酸,蛋白质的基本单位——叫LL-37的入侵细胞,,具有较强的电荷,他们紧密的机械驱动单元、固定并杀死它。

“DNA似乎冻结在几秒钟之内,”詹姆斯说Weisshaar,威斯康星大学麦迪逊分校的化学教授。“这是奇怪的事件,让我们走了。”

新的Weisshaar的实验室工作表明一个前所未知的机制背后LL-37和类似的功能肽,在早期的临床试验正在测试经典抗生素治疗感染的抵抗力。更清楚的了解抗菌肽可以帮助研究人员开发成治疗工作。

使用先进的显微技术,Weisshaar朱和他的研究生考察和索尼Mohapatra记录LL-37的阻止本领,一个抗菌肽由人类免疫系统作为一个一线防御病原体。LL-37属于一类古老的肽,以不同的方式对抗细菌比大多数其他抗生素,细菌很难抗拒。但LL-37及其亲属的行动背后的机制已经很难确定。

在《美国国家科学院学报》今年1月,Weisshaar集团表明LL-37收益进入细菌细胞后,它迅速损害DNA和蛋白质所需的自由运动。研究人员推测,LL-37庞大的正电荷帮助它绑定到绝大多数带负电荷的分子在细胞内,使永久性的损害。

大多数抗生素的小分子化学物质工作通过干扰一个蛋白质,会破坏病原体的新陈代谢。但LL-37和相关抗菌素是不同的。它们由氨基酸和更大比其他抗生素。和先前的研究已经暗示他们攻击整个细胞的完整性,在细胞膜上打孔部分,有效地去内脏的病原体。

最近,Weisshaar的团队正在研究使用一个诺贝尔奖获得者LL-37对细胞的影响被称为超限分辨显微镜技术,可以跟踪单个分子的细胞。他们注意到蛋白质不仅导致细胞内容泄露出来,但是它通常停止了忙内的分子运动细胞。

研究人员跟踪的运动细胞的DNA和核糖体,分子机器翻译的指令运行细胞的DNA的蛋白质。都冻结后不久LL-37进入细胞。涂胶,LL-37细菌与细胞用甲醛固定,一个强大的和永久细胞冷冻化学。

LL-37阻止本领的线索来自大多数细胞分子所携带的电荷。核糖体DNA和许多蛋白质有大量负电荷。

这部电影展示了抖动的运动将细菌细胞内DNA。DNA,用绿色标记的中心形象,晃动起来直到抗菌肽LL-37进入细胞,如一阵橙色所示正确的图像。在这一点上,DNA迅速停止运动,这有助于杀死细胞。新的研究表明,LL-37,由人类的免疫系统,细胞内冻结机械攻击病原体的能力。视频来源:威斯康辛大学麦迪逊分校

“所有这些消极的蛋白质和DNA可以互相滑过去,当他们得到他们击退并保持太近,“Weisshaar说。这是一种电荷润滑。

相比之下,LL-37强烈积极的。Weisshaar和他的团队相信这些相反电荷有力地吸引另一个细胞内。约有1亿份LL-37成为每一个细胞,这就像把数以百万计的扳手扔进生活的机械。一切都停止。

前进,Weisshaar计划测试这个电荷的想法通过改变LL-37电荷。他的团队也会看看其他抗菌肽,发现生命之树,类似冻结的细胞。这些知识可以帮助科学家在寻找替代传统抗生素随着病原体的发展阻力。

“让我们了解大自然,也许这将帮助通知如何设计有用的东西在医院里,“Weisshaar说。

这篇文章被转载材料提供的威斯康星大学麦迪逊分校。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

朱,Y。、Mohapatra年代。& Weisshaar j . c (2018)。僵化的大肠杆菌细胞质人类抗菌肽LL-37揭示了超限分辨荧光显微镜。美国国家科学院院刊》上,201814924。doi: 10.1073 / pnas.1814924116