Automobilová spojka v bakteriích

Bacillus subtilis je pohyblivá bakterie, která používá tykadlo jako motor. Tykadlo provádí rotační pohyb a tím postrkuje buňku bakterie dopředu. Mechanismus, který zajišťuje otáčivý pohyb tykadla, byl vědcům znám už dříve, přesto princip brzdění dosud neznali.

Mikrobiologové, kteří zkoumali bakterii Bacillus subtilis, dokázali, že bakterie využívá mechanismu, podobného spojce v automobilech. Svou práci badatelé uveřejnili v časopise Science.

Bacillus subtilis je pohyblivá bakterie, která používá tykadlo jako motor. Tykadlo provádí rotační pohyb a tím postrkuje buňku bakterie dopředu. Mechanismus, který zajišťuje otáčivý pohyb tykadla, byl vědcům znám už dříve, přesto princip brzdění dosud neznali. Vědci pod vedením Daniela Kearnse (Daniel Kearns) z univerzity v Indianě (Indiana University) tento princip objevili zcela náhodně.

Zabývali se zkoumáním genů, které podněcují jednotlivé bakterie ke spojování se do velkých skupin a vytváření tzv. bioblán. Pokud bude B. Subtilis v bioblánách pokračovat v pohybu tykadla, pak může být narušena jejich stabilita. Vědci hledali geny, které regulují změny aktivity tykadla při vytváření blány. A zjistili, že produkt jednoho z genů - bílkovina EpsE - potlačuje pohyb bakteriálního "motoru".

Vědci předložili dva možné mechanismy, které vysvětlují činnost EpsE. Jeden z nich odpovídá činnosti brzdy, když nehybná část se spojuje s pohybující se částí a blokuje její funkci. Druhý mechanismus předpokládá, že EpsE funguje na principu automobilové spojky: odpojuje jednu pohyblivou část od druhé. V druhém případě se tykadlo může neustále pohybovat, přesto se bakterie už posunovat kupředu nebude.

Aby se vyjasnilo, která z hypotéz je správná, vědci se rozhodli držet principu - "ocas hýbá psem". Upevnili volný konec tykadla na skleněnou destičku a zkoumali, jak se bude bakteriální buňka pohybovat, když bude a když nebude přítomna bílkovina EpsE. Když bílkovina chyběla, buňka provedla jeden obrat co pět sekund. Když byla bílkovina EpsE přítomna, buňka neprováděla pravidelný pohyb, pasivně se houpala vlivem náhodných vzruchů z okolního prostředí.

Pochopení mechanismů fungování tykadla bakterií může mít pozitivní přínos do nanotechnologií. Tykadlový motor je neobvykle efektivním zařízením: tykadlo B. subtilis může uskutečnit více než 200 pohybů za sekundu. S jeho pomocí bakteriální "automobil" dosahuje výkonnosti o mnoha desítkách "koňských sil".

zdroj: http://www.nsf.gov/news/news_...