Bakterije dolaze u iznenađujućim različitim oblicima. Pored štapićastih predstavnika kao što je nadaleko poznata modelna bakterija E. coli, postoje brojne zakrivljene, pa čak i spiralne bakterije. Zakrivljenost je ključna za sposobnost bakterija da kolonizuju površine i da se kreću u viskoznim sredinama – a time i da izazovu bolest, kao što je slučaj sa Vibrio cholerae ili Helicobacter pilori. Istraživači širom sveta rade na razumevanju molekularnih detalja zakrivljenosti bakterijskih ćelija, sa nadom da će jednog dana moći da utiču na nju i tako se potencijalno bore protiv patogena.
Sada je međunarodni istraživački tim na čelu sa saradnikom Mak Planck Martinom Thanbichlerom, profesorom na Univerzitetu u Marburgu, Nemačka, pružio nove uvide u oblik fotosintetičke bakterije Rhodospirillum rubrum. Ova vrsta je široko rasprostranjena u životnoj sredini i ima biotehnološki potencijal jer može da koristi ugljen monoksid, fiksira azot i proizvodi vodonik i gradivne blokove za bioplastiku.
Studija je objavljena u časopisu Nature Communications.
Istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da su u Rhodospirillumu dva takozvana porina — proteina nalik na kanale za koje se do sada znalo da su odgovorni samo za razmenu hranljivih materija preko spoljašnje membrane bakterija — spiralno raspoređena u spoljašnjoj krivini ćelija. Ove strukture su usko povezane sa ćelijskim zidom pomoću drugog proteina, lipoproteina PapS. Iznenađujuće, kada je PapS nedostajao ili kada su ga istraživači sprečili da se veže za porine, ćelije su postale potpuno ravne.
Ali zašto je PapS neophodan za zakrivljenost ćelija? „Izgleda da su porini evoluirali da obavljaju drugu funkciju osim razmene hranljivih materija“, objašnjava Martin Tanbichler.
„Zajedno sa PapS-om, oni kontrolišu kretanje molekularne mašine koja putuje u krugovima oko tela ćelije. Ova mašina ugrađuje novi materijal u postojeći ćelijski zid i na taj način dovodi do izduženja ćelije. Kod bakterija u obliku štapa kao što je E. coli, ova mašina se kreće ravnomerno u svim delovima ćelije, što rezultira pravim oblikom, nasuprot tome, spiralna Porin-PapS struktura formira neku vrstu molekularnog kaveza.
„Zbog svog gustog pakovanja, on okružuje mašineriju koja je inače odgovorna za uzdužni rast ćelije i delimično je fiksira u spoljnoj krivini ćelije. Ovo rezultira lokalnim povećanjem izduženja ćelije oko Porin-PapS strukture, što na kraju savija telo ćelije u spiralni oblik.“
Studija, u kojoj je tim iz Marburga radio zajedno sa istraživačima iz Kila, Frajburga, Engleske i Australije, otkrila je novi mehanizam određivanja oblika kod bakterija koji se zasniva na direktnom uticaju proteina spoljašnje membrane na prostornu kontrolu rasta ćelija. Nalazi će se verovatno primeniti na sve zakrivljene rođake Rhodospirilluma, i biće uzbudljivo videti da li ovaj mehanizam koriste i druge bakterijske grupe sa složenijim oblicima ćelija.
„Sada imamo priliku da izmenimo oblik ćelije R. rubrum. Ovo će nam dati priliku da proučavamo selektivnu prednost spiralnog oblika ćelije za bakterije u njihovom staništu“, kaže Sebastijan Pol, prvi autor studije. Ovo bi moglo pružiti važan uvid u to kako oblik ćelije utiče na kolonizaciju ekoloških niša, uspostavljanje simbiotskih interakcija sa biljkama ili uzrok bolesti.
