Piráti mezi bakteriemi

Bakterie podle všeho milují příběhy o pirátech. Alespoň některé. Anebo je to naopak? Každopádně, bakterie a zuřiví bukanýři sdílejí podobný technologický postup. Piráti hákují dlouhými háky lodě, které hodlají přepadnout a vyloupit. Některé druhy bakterií, jako třeba proslulá kapavka Neisseria gonorrhoeae, zase pomocí vláknitých útvarů, čili pilů na svém povrchu hákují buňky, aby se po nich mohly lépe pohybovat za kořistí. Neisérie mají pily typu IV, které svoji strukturou doopravdy roztomile připomínají pirátské háky k hákování lodí. Před pár lety vyšlo najevo, že neisérie s těmito háky utáhnou 100 tisíckrát větší hmotnost, než kolik samy váží. Prý jde o nejsilnější známý biologický motor, který vyvine sílu kolem jednoho nanonewtonu.

Pirátské rejdy neisérií pozoroval tým badatelů vedený Stefanem Klumppem z Institutu koloidů a rozhraní Maxe Plancka z Potsdamu-Golmu, společně s týmem Berenike Maier z Univerzity v Kolíně nad Rýnem. Dohromady poté vyvinuli experimentální model pohybů bakteriálních pilů. Odborníci už nějaký čas věděli, že bakteriální pily přichytávají k podkladu a že se k nim pak bakterie přitahují, když pilus současně vstřebávají do sebe. Jenže některé bakterie, jako právě původce kapavky, gramnegativní betaproteobakterie Neisseria gonorrhoeae, vystrkují své pily ve všech směrech. Přesto se ale mohou pohybovat rovně, alespoň jednu či dvě sekundy. Zdálo by se, že neisérie hrají se svým okolím přetahovanou s víceméně náhodným výsledkem. Vědci ale zjistili, že to bakterie až tak náhodně nedělají.

Mechanismus molekulárního přetahování využívají buňky vlastně docela často. Funguje při transportu enzymů či jiných biomolekul na místo určení. Hraje významnou roli i při budování a činnosti dělícího vřeténka, nezbytného pro úspěšné rozdělení buňky. Neisérie se ale pohybují tak, že to obyčejné přetahování v jednom rozměru, tedy tam a zpátky, úplně nevysvětlí. Klumpp, Maierová a spol. totiž ve svých experimentech zjistili, že se zjevně pohybují v jednom směru do větší vzdálenosti, než kolik představuje délka celého pilu. Vědci umístili neisérie na sklíčka potažená proteinem a sledovali, jak se budou činit. Pozorovali mimo jiné, že se bakterie mohou s pomocí svých pilů odstrkovat z dosahu laserových pinzet.

Vědci se teď snaží přetavit experimentální výsledky v realističtější popis toho, jak se bakterie hýbou. Povedlo se jim odhalit dva mechanismy, díky nimž si bakterie pamatují směr, kterým se právě pohybují. Neisérie obvykle vysílají dva až tři pily v určitém směru a tím zvyšují šanci na pohyb v tom směru. Na molekulární úrovni to zajišťuje proteinový komplex, umístěný na buněčné stěně, který skládá bakteriální pirátský hák z jednotlivých dílů, přímo ve směru předešlého, právě použitého a vstřebaného pilu. Směrová paměť neisérií tudíž podle Maierové závisí na čistě mechanických procesech. Důležitou roli ale hraje i biochemie.

Pokud se nám povede do detailů pochopit pirátský pohyb neisérií i dalších bakteriálních patogenů, mohli bychom na tom vystavět nové léčebné postupy. Třeba právě v pohybu bakterií objevíme slabé místo, na které zacílíme terapii. Pokud budeme mít štěstí, tak by mohla vzniknout nová antibiotika, která bakterie významně omezí v jejich pohyblivosti a ve schopnosti pronikat do hostitelských buněk. Pirátská tažení neisérií bychom pak měli mít víc pod kontrolou.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

(orig.) University of Cologne News 19. 5. 2014.

(doplň.) Wikipedia (Pilus).