واضح ترین تصویر از یک باکتری زنده

به گزارش ایسنا و به نقل از نیواطلس، دانشمندان با استفاده از نوک یک نانوسوزن برای بررسی ساختارهای بیرونی پیچیده باکتری "اشریشیا کُلی"(E.coli)، واضح‌ترین تصاویر را از باکتری زنده ارائه داده‌اند. پژوهشگران امیدوارند که با این دیدگاه جدید، به درک بهتری از نحوه رشد سریع باکتری‌ها برسند و به مقابله با مشکل جدی مقاومت آنتی‌بیوتیکی کمک کنند.

این نمای بی‌سابقه از غشای خارجی سفت و سخت باکتری‌های گرم منفی، از سوی دانشمندان "کالج دانشگاهی لندن"(UCL) ارائه شده است که برای درک بهتر دفاع این باکتری‌ها در برابر درمان‌های کنونی تلاش می‌کنند. متخصصان هشدار داده‌اند که غشای بیرونی باکتری گرم منفی، تاثیر فزاینده‌ای در دفع آنتی‌بیوتیک‌ها دارد و این نوع‌ ابرمیکروب‌ها می‌توانند تا سال ۲۰۵۰، سالانه میلیون‌ها نفر را از بین ببرند.

پروفسور "بارت هوگنبوم"(Bart Hoogenboom)، از پژوهشگران این پروژه گفت: غشای بیرونی، یک سد بزرگ در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها به شمار می‌رود و عامل مهمی در مقاوم ساختن باکتری‌های عفونی نسبت به درمان‌های پزشکی است. با وجود این، نحوه جمع‌ شدن این سد، تقریبا نامشخص است و ما به همین دلیل تصمیم گرفتیم آن را به صورت جامع مورد بررسی قرار دهیم.

دانشمندان برای این کار، غشای بیرونی اشریشیا کُلی را با یک سوزن کوچک که پهنای آن فقط چند نانومتر بود، مورد بررسی قرار دادند. این کار به آنها امکان داد تا ساختارهای مولکولی بسیار ظریف را روی سطح باکتری تشخیص بدهند، از آنها تصویربرداری کنند و نشان بدهند که غشای بیرونی دارای حفره‌های میکروسکوپی است که توسط پروتئین‌ها شکل گرفته‌اند. این حفره‌ها، امکان عبور مواد مغذی را فراهم می‌کنند و همچنین به جلوگیری از ورود سموم می‌پردازند.

دانشمندان در کمال تعجب دریافتند که به نظر می‌رسد برخی از قسمت‌های غشای بیرونی اصلا دارای پروتئین نیستند بلکه مولکول‌هایی را در بر دارند که زنجیره‌های قندی موسوم به

"گلیکولیپید"(Glycolipid) را شامل می‌شوند و بخش‌هایی از غشا در نتیجه بروز جهش، به سمت بیرون برگشته‌اند. بروز این نقص‌ها، با حساسیت‌ بالاتر نسبت به یک آنتی‌بیوتیک‌ موسوم به "باسیتراسین"(Bacitracin) همراه بود که معمولا فقط در برابر باکتری گرم مثبت موثر است.

"جورجینا بن"(Georgina Benn)، از پژوهشگران این پروژه گفت: تصاویر کتاب‌های درسی از غشای بیرونی باکتری‌ها، پروتئین‌هایی را نشان می‌دهند که به‌طور نامنظم روی غشاء پخش شده‌اند. تصاویر ما نشان می‌دهند که این گونه نیست؛ بلکه تکه‌های لیپید مانند جدا شدن روغن از آب، از شبکه‌های حاوی پروتئین جدا می‌شوند و در برخی موارد، بریدگی‌هایی را در غشای باکتری‌ها ایجاد می‌کنند. این روش جدید بررسی غشای بیرونی به این معناست که اکنون می‌توانیم به بررسی این موضوع بپردازیم که آیا چنین نظمی برای عملکرد غشاء، یکپارچگی آن و مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها اهمیت دارد و اگر پاسخ مثبت است، چگونه این فرآیند صورت می‌گیرد.

این پژوهش علاوه بر آشکار ساختن نقاط ضعف بالقوه‌ای که می‌توان آنها را با آنتی‌بیوتیک‌ها هدف قرار داد، ممکن است نشان دهد که باکتری‌ها چگونه می‌توانند به سرعت رشد کنند و در عین حال، به حفظ غشای بیرونی متراکم بپردازند. نظر پژوهشگران این است که تکه‌های گلیکولیپید می‌توانند انعطاف‌پذیرتر از تکه‌های پروتئین باشند و به غشاء امکان می‌دهند تا با رشد باکتری سازگار شوند. 

این پژوهش، در مجله "PNAS" به چاپ رسید.