来自哈佛医学院的一个研究小组(HMS)提供了新的答案的长期存在的问题如何潜伏的细菌孢子“回归生活”。他们的研究发表在科学对疾病预防,可以携带的影响。
细菌的分子的闹钟
应对针对恶劣环境条件如紫外线、辐射或化学物质接触,一些种类的细菌形成孢子寻求庇护,创建一个防御性的铠装在细胞周围。孢子的代谢和呼吸活动很小,使这种形式的细菌最“休眠类型”。能量是守恒的,而细菌“等待”的条件,直到有一天再点火的孢子检测特定的营养环境细菌的代谢。分子闹钟图片,如果你愿意。
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免费订阅防御机制本身是首次发现在150多年前,负责检测和分子营养环境中描述了近50年前。但如何分子的闹钟提供“唤醒”信号仍然是一个谜;直到微生物学大卫·Rudner教授和他的同事们HMS Blavatnik学院着眼于解决难题,有一些帮助人工智能(AI)。用Rudner的话说,这一研究的不断进化,由于不同的一组科学家和他们一起工作的独特观点。
博士Yongqiang高实验室的研究员Rudner研究常见的微生物枯草芽孢杆菌,这也恰好是炭疽热背后的细菌的表亲——可以致命的疾病,对人类和牲畜。
高转基因基因与其他形成芽孢的细菌枯草芽孢杆菌。他想了解“不匹配”的蛋白质是否会影响发芽,生长过程细菌成为积极的细胞。出乎意料地高发现,如果基因插入一个远亲的细菌,枯草芽孢杆菌孢子将“完美地唤醒”。以前的同事dr Lior Artzi表明细菌“唤醒”所需的传感器可以像一个封闭的门,碰到养分,糖或氨基酸,打开,允许离子流过。这将意味着从一个相对的蛋白质枯草芽孢杆菌不必直接与野生型蛋白交互,但只发现孢子的电动状态的变化。
受体蛋白质时没有携带任何离子通道的特点,Artzi建议传感器可能仅仅是一个整体的一部分。换句话说,可能有很多的副本单元协同工作作为一个复杂结构的一部分。这是当AI进入画面。杰里米·亚博士用一个人工智能工具,可以预测复杂的蛋白质结构。程序预测受体亚基形成五单位环(五聚物),它有一个通道直接通过运行中心,正如Artzi建议。
打开门,唤醒了细菌
研究人员测试了AI-generated模型一起工作费尔南多Ramirez-Guadiana博士和教授安德鲁·克鲁斯和黛博拉是副教授的实验室,HMS。当科学家们设计的孢子,改变受体亚基,他们预测可以扩大膜通道,他们发现孢子没有营养信号“复活”。当细胞膜通道工程是窄,孢子未能唤醒。的结构复杂,因此,是门是否关键在一个“开放”或“粘”状态的细菌是否保持休眠状态。
“我喜欢关于科学的东西当你突然发现,所有这些不同的观察,没有意义突然落入地方,“Rudner说。“这就像你在一个谜,你找到一块走,突然你很快可以容纳六个块。”
帮助对抗有害或致命的细菌
超出了帮助解决一个长期存在的神秘的满意度在微生物学,研究小组强调,这些知识可以帮助我们对抗有害或致命细菌,如炭疽,已知进入休眠的时间也很长。
细菌可以使用休眠,以保护自己免受杀菌在食品加工,从而提高食源性疾病的风险,相关的医疗保健的影响和经济损失。Rudner和他的同事指出,了解从休眠孢子唤醒更细粒度的细节可以帮助科学家触发他们过早地“醒来”。这样,细菌可以消毒,或发芽可以阻止,阻止他们生长和繁殖。
这篇文章是发布的一份新闻稿的返工哈佛医学院。材料已经编辑的长度和内容。
