细胞分析 | 细菌中的自爆恐怖分子

细胞分析 | 细菌中的自爆恐怖分子

达尔文

一个部落中如果有很多总是愿意互相帮助、为集体利益而牺牲自己的成员,这个部落就会战胜其他部落

以爆炸结束生命的细胞


在2016年4月Nature Communications发表的一篇科学论文中(Explosive cell lysis as a mechanism for the biogenesis of bacterial membrane vesicles and biofilms),利用OMX超高分辨显微镜,澳大利亚科学家第一次拍摄到细菌生物膜(Biofilm)中某些细菌个体以“爆炸”的方式结束生命,十分迅速而猛烈,胞内成分(DNA、蛋白等等)瞬间释放,为生物膜提供建造原料,为其它细菌提供营养,也会将毒性因子传递给其它细菌,使得剩余的细菌造成更大的威胁。这种行为是纯粹利他主义的自杀还是受其他成员胁迫的他杀还不得而知。

研究对象:铜绿假单胞菌
细菌生物膜是同种或不同种细菌为了对抗各种生存压力而紧密排列形成的三维结构并包裹在自身分泌的胞外多糖基质中,是细菌产生耐药性的重要原因。
文章的研究对象是铜绿假单胞菌(绿脓杆菌),是医院内感染的主要病原菌之一,在体内很容易形成生物膜,因此常规的药物极难治疗,仅美国范围内,每年因感染绿脓杆菌而死亡的人数达400人。这项科学研究有助于科学家们对这一细菌进行更加深入地了解,进而开发出抗细菌感染的新型药物。

OMX超高显微镜
让细胞研究更加简单
"当我们想到细菌的死亡时,往往会认为细胞内容物慢慢地泄露出来,就像水果腐烂那样",来自澳大利亚悉尼理工大学的首席研究员Cynthia Whitchurch说,"正常情况下细菌呈杆状,有一天,我们发现一个细菌变成了圆形的软球。几秒钟以后,突然发生了爆炸。这是我们之前从未听过或见过的现象"。
这项新的发现要感谢OMX超高分辨显微镜,OMX独特而强大的功能帮助研究人员捕捉到活细胞的超高图像和视频。



Figure.  MVs are produced as a consequence of explosive cell lysis in P. aeruginosa biofilms. (a,b) f3D-SIM time-series of live interstitial biofilms in the presence of FM1-43FX (white). Time in seconds, top right; scale bar, 0.5 um. (c) f3D-SIM of P. aeruginosa PAK-expressing mChFP (red) in the presence of FM1-43FX (blue). xy (left) and corresponding yz (right) views showing a large MV containing mChFP (arrow); scale bar, 0.5 um. (d) f3D-SIM of live PAK interstitial biofilms in the presence of FM1-43FX (blue) and EthHD-2 (red). xy (upper) and corresponding xz (lower) views showing a large MV containing eDNA (arrow); scale bar, 0.5um