Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Sử dụng các công nghệ tiên tiến để khám phá hoạt động bên trong của vi khuẩn, các nhà sinh học đã cung cấp ví dụ đầu tiên về hàng hóa trong các tế bào vi khuẩn di chuyển dọc theo các cấu trúc giống như máy chạy bộ. Phát hiện này chứng minh rằng vi khuẩn có nhiều điểm chung với các tế bào người tinh vi hơn so với trước đây.
Vô số sách giáo khoa đã mô tả vi khuẩn là các đốm đơn giản, vô tổ chức của các phân tử.
Giờ đây, bằng cách sử dụng các công nghệ tiên tiến để khám phá hoạt động bên trong của vi khuẩn một cách chi tiết chưa từng có, các nhà sinh học tại Đại học California San Diego đã phát hiện ra rằng trên thực tế vi khuẩn có nhiều điểm chung với các tế bào người tinh vi hơn trước đây.
Xuất bản công trình của họ ngày 13 tháng 6 trên tạp chí Cell , các nhà nghiên cứu của UC San Diego làm việc tại phòng thí nghiệm của Giáo sư Joe Pogliano và Trợ lý Giáo sư Elizabeth Villa đã cung cấp ví dụ đầu tiên về hàng hóa trong các tế bào vi khuẩn di chuyển dọc theo các cấu trúc giống như máy chạy bộ trong quá trình tương tự như xảy ra trong chúng ta tế bào riêng.
“Không phải vi khuẩn là nhàm chán, nhưng trước đây chúng tôi không có khả năng rất tốt để xem xét chúng một cách chi tiết”, Villa, một trong những tác giả tương ứng của bài báo cho biết. “Với các công nghệ mới, chúng ta có thể bắt đầu hiểu được đời sống bên trong tuyệt vời của vi khuẩn và xem xét tất cả các nguyên tắc tổ chức rất tinh vi của chúng.”
Nghiên cứu tác giả đầu tiên Vorrapon Chaikeeratisak thuộc Khoa Khoa học Sinh học của UC San Diego và các đồng nghiệp đã phân tích vi khuẩn Pseudomonas khổng lồ (còn gọi là phage, thuật ngữ được sử dụng để mô tả virus lây nhiễm tế bào vi khuẩn). Những hiểu biết trước đây từ phòng thí nghiệm của Pogliano và Villa đã phát hiện ra rằng phage chuyển đổi các tế bào mà chúng đã nhiễm thành các tế bào động vật có vú với cấu trúc giống như hạt nhân nằm ở trung tâm, được hình thành bởi vỏ protein bao quanh DNA của phage sao chép. Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã ghi nhận một quá trình chưa từng thấy trước đây, vận chuyển các thành phần virus gọi là capsid sang DNA ở cấu trúc giống như hạt nhân trung tâm. Họ theo sau khi các viên đạn di chuyển từ một vị trí lắp ráp trên màng chủ, được buôn bán trên một con đường giống như băng chuyền được làm bằng sợi và cuối cùng đã đến đích DNA của phage cuối cùng.
Pogliano, giáo sư của Khoa Sinh học Phân tử cho biết: “Họ đi dọc theo máy chạy bộ để đến nơi chứa DNA bên trong vỏ protein và điều đó rất quan trọng đối với vòng đời của phage. “Không ai đã nhìn thấy hàng hóa nội bào này đi dọc theo một dây tóc trong các tế bào vi khuẩn trước đây.”
“Cách thức phage khổng lồ này sao chép bên trong vi khuẩn rất hấp dẫn”, Chaikeeratisak nói. “Có rất nhiều câu hỏi để khám phá về các cơ chế mà nó sử dụng để chiếm lấy tế bào chủ của vi khuẩn.”
Mở ra cánh cửa cho khám phá mới là sự kết hợp nghiên cứu của kính hiển vi huỳnh quang thời gian trôi, cung cấp một viễn cảnh rộng về chuyển động trong tế bào, tương tự như phối cảnh bản đồ Google Earth về các con đường, phối hợp với chụp cắt lớp điện tử cryo, cung cấp khả năng phóng to vào chế độ xem “mức đường phố” cho phép các nhà khoa học phân tích các thành phần trên quy mô của từng phương tiện và con người trong đó.
Villa cho biết quan điểm của mỗi kỹ thuật giúp cung cấp các câu trả lời chính nhưng cũng mang đến những câu hỏi mới về cơ chế vận chuyển và phân phối trong các tế bào vi khuẩn. Kanika Khanna, một thành viên sinh viên của cả hai phòng thí nghiệm, được đào tạo để sử dụng cả hai công nghệ để thu thập dữ liệu và hiểu biết từ mỗi phòng thí nghiệm.
“Phóng to và thu nhỏ cho phép chúng tôi quan sát một ví dụ độc đáo nơi mọi thứ không khuếch tán ngẫu nhiên bên trong tế bào vi khuẩn”, Khanna nói. “Những phage này đã phát triển một cơ chế vận chuyển tinh vi và có định hướng bằng cách sử dụng các sợi để tái tạo bên trong vật chủ của chúng mà chúng ta không thể thấy khác được.”
Phage lây nhiễm và tấn công nhiều loại vi khuẩn và được biết là sống tự nhiên trong đất, nước biển và con người. Pogliano tin rằng những phát hiện mới rất quan trọng để hiểu thêm về sự phát triển tiến hóa của phage, vốn là chủ đề được chú ý gần đây.
“Các virus như phage đã được nghiên cứu trong 100 năm nhưng hiện chúng đang nhận được sự quan tâm mới vì tiềm năng của việc sử dụng chúng cho liệu pháp phage”, Pogliano nói.
Loại phage được nghiên cứu trong bài báo mới là loại mà một ngày nào đó có thể được sử dụng trong các phương pháp điều trị mới để chữa nhiều loại bệnh nhiễm trùng.
Năm ngoái, Trường Y của UC San Diego đã thành lập Trung tâm Ứng dụng và Trị liệu Phage Sáng tạo (IPATH), được thành lập để phát triển các phương pháp điều trị mới cho bệnh truyền nhiễm khi tình trạng kháng kháng sinh truyền thống tiếp tục phát triển.
“Nếu chúng tôi hiểu cách thức các phage hoạt động bên trong vi khuẩn và những gì chúng làm, mục tiêu cuối cùng là bạn có thể bắt đầu thiết kế các phage phù hợp cho các bệnh nhiễm trùng đặc biệt kháng thuốc”, Villa nói.
Ngoài Chaikeeratisak, Khanna, Pogliano và Villa, các đồng tác giả của nghiên cứu bao gồm Katrina Nguyễn, Joseph Sugie, MacKennon Egan, Marcella Erb, Anastasia Vavilina và Kit Pogliano thuộc Khoa Khoa học Sinh học của UC San Diego; Poochit nonejuie của Đại học Mahidol ở Thái Lan; và Eliza Nieweglowska và David Agard của UC San Francisco.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – San Diego . Bản gốc được viết bởi Mario Aguilera. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :