L'armure bactérienne pourrait être une nouvelle cible pour les antibiotiques

Depuis sa découverte, cette membrane externe a été utilisée pour classer les bactéries dans celles qui réagissent et ne réagissent pas à une technique de coloration courante, appelée coloration de Gram. Les bactéries dont les membranes externes ne réagissent pas à la tache chimique sont appelées Gram-négatives. Les bactéries à parois cellulaires nues réagissent à la tache et sont classées comme Gram-positives.

Les deux types de bactéries peuvent devenir infectieux et, lorsque cela se produit, la présence ou l'absence d'une membrane externe peut également aider à déterminer leur réactivité aux antibiotiques. Les bactéries à Gram négatif ont tendance à être plus résistantes aux antibiotiques.

"Les scientifiques savaient que les membranes extérieures étaient des boucliers chimiques", a déclaré Huang. "Ainsi, il était facile de reléguer cette troisième couche à une gêne lors du dosage de la cellule avec des antibiotiques."

Force surprenante

Au cours des dernières années, cependant, les chercheurs ont trouvé des indices indiquant que la membrane externe est plus importante que ce qu’ils pensaient. Dans une étude le laboratoire de Huang a enlevé la paroi cellulaire de E. coli mais a laissé sa membrane externe intacte. Sans surprise, les bactéries ont perdu leur forme de concombre et sont devenues des taches . Mais une grande partie de ces gouttes ont survécu, se sont multipliées et ont finalement reproduit de nouveaux E. coli en forme de concombre.

Rojas a déclaré que cette étude était un indice que la membrane externe devait jouer des rôles structurels et protecteurs importants. "Nous avons juste écouté les données. La science concerne les données et non les dogmes », a déclaré Rojas, actuellement professeur adjoint de biologie à l’Université de New York.

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Au cours des quatre dernières années, en collaboration avec des collaborateurs d'UC-San Francisco et de l'Université du Wisconsin-Madison, les chercheurs ont testé les pouvoirs structurels de la membrane externe.

Ils ont soudainement effondré la pression à l'intérieur des bactéries, mais au lieu de provoquer un rétrécissement massif de la paroi cellulaire, comme le prédisaient les hypothèses prédominantes, ils ont constaté que la membrane externe était suffisamment solide pour maintenir presque entièrement le concombre d'E. forme.

Dans d'autres expériences, ils ont mis des cellules d'E. Coli à travers deux heures d'augmentations rapides et de diminutions de pression. Les cellules d'E. Coli éliminent normalement ces insultes répétées et se développent comme si aucun changement ne s'était produit du tout. Cependant, lorsque les chercheurs ont affaibli la membrane externe, les cellules sont rapidement mortes.

"La présence ou l'absence d'une membrane externe forte est la différence entre la vie et la mort", a déclaré Huang.

Les expériences ont identifié une poignée de composants qui confèrent à la membrane externe une résistance surprenante. Les médicaments qui déstabilisent la couche superficielle trompeusement mince pourraient aider à détruire les bactéries infectieuses, a déclaré Huang.

C'est une période très excitante pour étudier la biologie.

Huang a ajouté que les résultats font partie d'un nouveau domaine d'étude appelé mécanobiologie. Alors que les scientifiques considéraient autrefois les cellules comme des sacs de produits chimiques à étudier par des moyens chimiques, une convergence d'outils révèle aujourd'hui les propriétés structurelles infiniment complexes qui font que les cellules et les organes coïncident.

«C’est une période très excitante pour étudier la biologie», a déclaré Huang. "Nous approchons du point où nos outils et techniques deviennent suffisamment précis pour discerner, parfois au niveau atomique, les règles physiques qui donnent naissance à la vie."

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Huang est également membre de Stanford Bio-X et professeur à Stanford ChEM-H . Les autres co-auteurs de Stanford sont Julie Theriot PhD, professeur de biochimie et de microbiologie et immunologie, et membre de Stanford Bio-X; étudiante diplômée Amanda Miguel; chercheur postdoctoral Pascal Odermatt, PhD; et Lillian Zhu, étudiante de premier cycle.

Cette œuvre a été financée par les National Institutes of Health la National Science Foundation le Stanford Systems Biology Center et Simbios Center for Physics. À base de carbone à Stanford, le Howard Hughes Medical Institute le Fonds national suisse et le programme Allen Discovery Centre Paul G. Allen Frontiers Group .

Les départements de Stanford de Bioengineering et de Microbiology and Immunology ont également soutenu le travail. Le Department of Bioengineering est exploité conjointement par l'École de médecine et l'École d'ingénierie .

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