Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Chúng ta đều biết rằng có vi khuẩn ” tốt ” và ” xấu ”, nhưng các nhà khoa học có ít hiểu biết về cách vi khuẩn trở thành ” xấu ” hoặc ” gây bệnh ”. Bây giờ, một nhóm các nhà khoa học đã mô tả làm thế nào đột biến dẫn đến dị tật của chất vận chuyển lipopolysacarit – một loại protein thiết yếu cho sự phát triển của vi khuẩn – khiến một chủng Escherichia coli không gây bệnh trở thành mầm bệnh.
Theo như con người, vi khuẩn có thể được phân loại là vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn không gây bệnh hoặc có hại. Để phát triển các phương pháp điều trị tốt hơn cho các bệnh do vi khuẩn gây bệnh gây ra, chúng ta cần nắm vững các cơ chế khiến một số vi khuẩn có độc lực. Các nhà khoa học đã xác định được các gen gây độc lực hoặc khả năng gây bệnh, nhưng họ không hoàn toàn biết vi khuẩn tiến hóa như thế nào để trở thành mầm bệnh.
Để tìm hiểu, Giáo sư Chikara Kaito và nhóm các nhà khoa học của ông từ Đại học Okayama, Nhật Bản, đã sử dụng một quá trình gọi là tiến hóa thực nghiệm để xác định các cơ chế phân tử mà tế bào phát triển để đạt được những đặc điểm hữu ích và công bố phát hiện của chúng trong mầm bệnh PLoS (PLoS Pathogens) . Giáo sư Kaito nói: “Chúng tôi rất hào hứng với nghiên cứu này vì chưa ai từng nhìn vào sự tiến hóa độc lực của vi khuẩn ở động vật; nghiên cứu trước khi chúng tôi xem xét sự tiến hóa trong tế bào”.
Các nhà khoa học quyết định bắt đầu với một loại Escherichia coli không gây bệnh (gọi tắt là E. coli ) và liên tục biến đổi nó và sử dụng nó để lây nhiễm cho tằm, một loại côn trùng thường được sử dụng làm mô hình cho các bệnh truyền nhiễm, sau đó kiểm tra xem nó có gây chết ở tằm.
Thông qua thí nghiệm này, các nhà khoa học đã tạo ra các chủng E. coli có độc lực tăng gấp 500 lần so với chủng vi khuẩn ban đầu và phát hiện ra rằng đột biến gen mã hóa cho một loại protein cụ thể, “chất vận chuyển lipopolysacarit (LPS)” là một trong những trong những lý do cho sự gia tăng độc lực. Protein này tạo thành một phần của màng tế bào vi khuẩn và bảo vệ vi khuẩn khỏi tác hại. Do đó, bộ vận chuyển LPS là cần thiết để E. coli phát triển.
Các đột biến làm tăng tỷ lệ tử vong của vi khuẩn dường như giúp kháng E. coli chống lại một số loại kháng sinh cũng như một số chất kháng khuẩn từ tằm. Lý do cho điều này có khả năng là sự gia tăng tương ứng nồng độ của các cấu trúc được gọi là túi màng ngoài, mà vi khuẩn giải phóng để hấp thụ các hợp chất có hại để ngăn chặn chúng xâm nhập vào vi khuẩn và gây hại cho chúng.
Các nhà nghiên cứu cũng xác định các đặc tính của các chủng gây bệnh kháng thuốc, cho thấy chúng là “kỵ nước” (hay chống nước) và tích điện dương. Điều này phù hợp với số lượng túi màng ngoài tăng lên, kỵ nước và tích điện âm, cho phép chúng giữ các chất đó (vì, tất nhiên, lực hút ngược lại). Các nhà khoa học cũng chỉ ra rằng các đột biến xảy ra trong các bộ phận của chất vận chuyển LPS trực tiếp ở bên ngoài màng vi khuẩn. Các nhà khoa học nghi ngờ rằng điều này là do các khu vực này tiếp xúc nhiều hơn với môi trường, do đó trải nghiệm nhiều lựa chọn tự nhiên hơn và do đó dễ bị đột biến hơn.
“Những gì chúng tôi đã làm ở đây là xác định một số điều về vi khuẩn gây bệnh”, giáo sư Kaito giải thích. “Lần đầu tiên chúng tôi đã chứng minh rằng đột biến đối với chất vận chuyển LPS có thể làm tăng độc lực và chúng tôi đã cung cấp bằng chứng cho việc độc tính đó thực sự xảy ra như thế nào – vi khuẩn đột biến tạo ra nhiều túi màng ngoài.” Và đó không phải là tất cả, nhóm nghiên cứu cũng xác định những thay đổi cấu trúc cụ thể đối với chất vận chuyển LPS đột biến có thể giải thích tại sao độc lực khác nhau giữa các vi khuẩn – bởi vì mỗi loài có thể có cấu trúc khác nhau.
Khi được hỏi về cách thức làm việc của ông đóng góp cho sự hiểu biết khoa học và y học, Giáo sư Kaito giải thích: “Trước khi nghiên cứu của chúng tôi, không rõ vi khuẩn thực sự phát triển các đặc tính làm cho chúng có hại như thế nào, vì vậy nghiên cứu của chúng tôi giúp làm rõ điều này. quá trình này có nghĩa là khả năng tạo ra thuốc hoặc liệu pháp khác có thể ngăn vi khuẩn khỏi mầm bệnh, đặc biệt là nếu chúng ta tìm thấy nhiều protein như chất vận chuyển LPS, trong đó đột biến có thể có tác động lớn như vậy. “
Tất nhiên, các nghiên cứu tiếp theo là cần thiết để khám phá liệu các đột biến quan sát được trong nghiên cứu này cũng sẽ làm tăng độc lực khi vi khuẩn lây nhiễm động vật lớn hơn tằm, như động vật có vú. Nhưng nghiên cứu này chắc chắn là bước đầu tiên để làm sáng tỏ bí ẩn về sự khác biệt giữa vi khuẩn nguy hiểm và vô hại.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Okayama . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :