Ang mga sandata ng Salmonella ay walang basura

Ang mga bakterya tulad ng salmonella ay nakakaapekto sa kanilang mga host cell sa pamamagitan ng mga proseso ng tulad ng karayom ​​na bumubuo sa kanila sa malaking bilang sa isang pag-atake. Sa mga bagong binuo na pamamaraan ng cryo-electron microscopy, ang mga mananaliksik ng Vienna sa paligid ng Thomas Marlovits ay nagawang malutas ang istraktura ng impeksyon na ito sa impeksyon sa malapit na atomic range. Ang kaalaman sa eksaktong blueprint ay dapat makatulong sa pagbuo ng mga gamot na pumipigil sa impeksyon.

"Buksan ang linga" para sa bakterya

Salot, typhoid, cholera - ilan sa mga pinakapangwasak na sakit ay sanhi ng bakterya, na may isang bagay na pareho: mayroon silang mahusay na nakakahawang kagamitan na halos hindi matatalo bilang sandata. Kapag sinalakay ang isang cell ng katawan, nagtatayo sila ng maraming guwang na mga istrakturang tulad ng karayom ​​na lumalabas mula sa bakterya na shell. Sa pamamagitan ng mga karayom ​​na ito ay nag-iikot sila ng mga sangkap ng signal sa mga host cell, na muling pinoprogramang ang mga ito at nadaig ang kanilang mga panlaban. Mula noon, ang mga pathogens ay may isang madaling trabaho at maaaring tumagos sa mga cell sa maraming bilang na hindi hadlangan.

Ang biochemist at biophysicist na si Thomas Marlovits, pinuno ng pangkat sa Vienna institutes IMP (Research Institute for Molecular Pathology) at IMBA (Institute for Molecular Biotechnology ng Austrian Academy of Science), ay nakikipag-usap sa Salmonella infection complex sa loob ng maraming taon. Noong 2006 pa lamang ay nakalarawan niya kung paano nagaganap ang istraktura ng karayom ​​na karayom ​​ng Salmonella typhimurium (Kalikasan 441, 637-640). Ngayon siya at ang kanyang estudyante sa doktor na si Oliver Schraidt ay nagtagumpay sa paglalarawan ng three-dimensional na istraktura sa sobrang mataas na resolusyon. Naipakita ng koponan ang mga detalye na may sukat na 5-6 Angstroms - iyon ay halos mga order ng atomic na lakas. Ang gawain ay ipinakita sa kasalukuyang isyu ng science magazine sa agham.

Tulad ng nakikita, nawasak kaya

Kailanman hindi pa naiilarawan ang kasangkapan sa impeksyon ng Salmonella na may gayong katumpakan. Nakamit ito sa pamamagitan ng pinagsamang paggamit ng cryo-electron microscopy na may mataas na resolusyon at espesyal na binuo na imaging software. Pinapayagan ng "pinaka-cool na mikroskopyo sa Austria" ang mga sample ng biological na maging shock-frozen sa minus 196 degree at tiningnan sa kondisyong ito na higit na walang pagbabago. Gayunpaman, ang mga siyentipiko ay nakikipaglaban sa isang mapanirang problema habang sila ay "nag-zoom in" nang higit pa sa kanilang object: ang high-energy electron beam ay nahulog na napako sa sample na nawasak ulit sa unang imahe.

Nalutas ng mga mananaliksik ng Viennese ang problema sa mga algorithm sa pagproseso ng imahe at sa napakaraming masa ng mga imahe. Sinuri nila ang paligid ng 37 mga imahe ng mga nakahiwalay na mga karayom ​​na complex. Ang magkatulad na mga imahe ay pinagsama at binabawi laban sa bawat isa; sa ganitong paraan, ang isang solong, matalim na larawang may tatlong dimensional ay maaaring malikha mula sa maraming, napakaingay na pag-record. Ang napakalaking kapangyarihan sa computing ay ibinigay ng isang kumpol ng halos 000 magkakaugnay na mga computer.

Mikroskopyo nang hindi nakakagambala sa mga tao

Upang makamit ang malaking bilang ng mga imahe, awtomatikong ginawa ng mikroskopyo ang ilang gawain sa gabi. Ito ay may makabuluhang kalamangan, dahil ang mga tao ay nakakagambala lamang. Huminga sila, nagsasalita at gumagalaw at dahil doon ay inalog ang masarap na mikroskopyo. Kahit na ang isang paglipat ng elevator ay maaaring mang-inis sa electron beam.

Ang cryo-electron microscope sa IMP-IMBA ay isa lamang sa mga uri nito sa Austria. Ang mataas na pagsisikap na panteknikal na nauugnay sa pagpapatakbo nito ay nagbabayad para sa mga mananaliksik. Ang pagsulong sa saklaw ng sub-nanometer ay nagbukas ng isa pang pagkakataon para sa kanila upang pinuhin ang kanilang mga natuklasan. Nagawa nilang "magkasya" ang umiiral na data na nakuha sa pamamagitan ng crystallography sa istraktura ng karayom ​​at sa gayon perpektong makadagdag sa three-dimensional na imahe. Sa pamamaraang hybrid na ito, nagtagumpay silang malinis ang buong plano sa pagtatayo ng kagamitan sa impeksyon.

Para kay Thomas Marlovits, ang teknolohiya ay kumakatawan sa isang pagpapalakas ng pagbabago: "Sa mga pamamaraan na binuo namin para sa aming trabaho, naitatag namin ang proseso ng" imaging "sa isang mataas na antas. Ang kamangha-manghang imprastraktura na magagamit namin dito sa Vienna Biocenter Campus ay maaaring magamit sa mga limitasyon nito. "

Ang mga natuklasan ay hindi lamang nagsusulong ng pangunahing pananaliksik, sabi ni Marlovits: "Maisip na ang isang sangkap ay maaaring mabuo batay sa aming data na itinayo sa karayom ​​na kumplikado at nakakagambala sa pagpapaandar nito. Pagkatapos magkakaroon kami ng isang mabisang gamot - hindi lamang laban sa salmonella, kundi pati na rin laban sa iba pang mga pathogens na gumagamit ng sistemang ito, tulad ng mga pag-trigger ng cholera, salot at typhoid. "

Orihinal na trabaho:

"Tatlong-Dimensyong Modelo ng Salmonella's Needle Complex sa Resolusyon ng Subnanometer". Oliver Schraidt at Thomas C. Marlovits, Agham, 4.3.2011.

Thomas Marlovits

Ang biochemist at biophysicist na si Thomas Marlovits ay nagmula sa Rechnitz sa Burgenland. Mula noong 2005 siya ay pinagsamang pinuno ng pangkat ng kasosyo na mga institute ng IMP at IMBA. Bago iyon, ginugol niya ang limang taon sa pagsasaliksik bilang isang postdoctoral na kapwa sa Yale University. Nakikipag-usap si Marlovits sa istraktura at pag-andar ng mga machine na molekular at nagsimulang siyasatin ang aparatong impeksiyon ng Salmonella sa Yale, na nagpatuloy sa IMP-IMBA.

Ang gawaing pagsasaliksik ni Thomas Marlovits ay pinopondohan, bukod sa iba pang mga bagay, sa loob ng balangkas ng isang "Vienna Spots of Excellence" na pinamagatang "Center of Molecular and Cellular Nanostructure Vienna (CMCN)", kung saan ang Marlovits ang pinuno. Ang hakbangin na ito ng Lungsod ng Vienna ay sumusuporta sa mga proyekto sa pagsasaliksik kung saan kasangkot ang parehong mga kumpanya at pang-agham na institusyon.

Ang IMP - Research Institute para sa Molecular Pathology ay nagsasagawa ng pangunahing pananaliksik sa internasyonal na samahan ng negosyo na Boehringer Ingelheim. IMBA - Ang Institute for Molecular Biotechnology ay isang pangunahing instituto ng pananaliksik ng Austrian Academy of Science. Ang dalawang mga instituto ay matatagpuan sa Vienna Biocenter Campus at naiugnay sa pamamagitan ng isang kooperasyon sa pananaliksik.

Pinagmulan: Vienna [IMBA]