Automobilová spojka v bakteriích

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: www.nsf.gov