Эндрю Докси, профессор биологии Университета Ватерлоо, возглавил команду, которая обнаружила его в жгутике нового типа, похожем на хлыст придатке, обнаруженном на внешней стороне бактериальной клетки, которая его движет. Этот новый тип жгутиков способен переваривать белки в среде бактерий.
Это открытие обновляет давно устоявшееся мнение о том, что бактерии используют свои жгутики в основном для движения, и демонстрирует, что жгутики также могут функционировать как ферменты, как это происходит при распространении инфекции.Докси сделал это открытие благодаря использованию биоинформатики, развивающейся области науки, которая сочетает в себе биологию и информатику для изучения больших наборов биологических данных, таких как геномы.«Сейчас захватывающее время для биоинформатики. У нас есть тысячи геномов, доступных нам, и большинство из них не исследованы.
Удивительно, что мы можем открывать новую биологию, используя только компьютер», — сказал Докси, который также перекрестно назначен в Школу компьютерных наук Черитон в Ватерлоо. «В этом случае мы обнаружили, что многие бактерии перепрофилировали свои жгутики, чтобы они функционировали как ферменты, расщепляющие белок. Существуют тысячи таких ферментов, что делает их потенциально одной из крупнейших известных ферментных структур».Бактериальные жгутики представляют собой нити, состоящие из примерно 20 000 белков, которые соединяются вместе и образуют структуры длиной около 10 микрометров — примерно одну десятую ширины человеческого волоса. Хотя они могут отличаться структурно, большинство жгутиков помогают в продвижении, а в некоторых случаях они могут прикреплять бактерии к клеткам-хозяевам.
Открытие жгутиков в качестве ферментов означает, что некоторые из них также могут разрушать прочные связи в клетках и тканях.«Мы думаем, что эти ферментные жгутики могут помочь некоторым бактериям разлагаться и перемещаться в вязкой среде. Интересно, что ученые пытались создать жгутики с этой функцией раньше, но до сих пор мы не знали, что природа уже сделала это», — сказал Докси. член Центра биоинженерии и биотехнологии в Ватерлоо.Чтобы проверить, активны ли эти новые ферментные жгутики, ученые исследовали Clostridium haemolyticum, патоген, который очень опасен для коров и овец, и выделили жгутики.
Этот возбудитель имеет многочисленные жгутики на одной клетке. Они обнаружили, что жгутики способны расщеплять белки, содержащиеся в печени коровы — именно там, где заражается организм.
Исследователи также обнаружили ферменты в бактериях, обитающих в кишечнике человека. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, играют ли они полезную или вредную роль для человека.
Фермент может улучшить понимание того, как этот организм и связанные с ним патогены вызывают заболевание. Могут быть способы использования этих ферментов в биотехнологии для разложения вещей, которые мы хотим разрушить, включая биопленки, липкие колонии вредных бактерий.
С ними связано более 80 процентов инфекций.