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谜团解开-为什么食物中毒细菌如此擅长在你的肠道中游动

研究人员已经解决了为什么一种导致食物中毒的细菌能在粘性更强的液体中游动得更快的谜团,比如在肠道内。

这一发现可能会帮助科学家们阻止细菌的发展,因为它们展示了细菌身体的形状和帮助它游泳的成分是如何相互依赖才能发挥作用的。这意味着任何部分的破坏都可能阻止细菌进入肠道。

肠弯曲杆菌每年造成数百万例食物中毒,它入侵人体的一个关键步骤是游过肠道粘稠的粘膜层。研究人员发现C。海豚在粘性液体中游泳比在粘性较低的液体中(如水)更快,但直到现在它们也不知道这是为什么。

现在,来自伦敦帝国理工学院、东京学习院大学和德克萨斯大学西南医学中心的研究人员拍摄了C。空肠在行动中揭开了神秘的面纱。他们的研究结果发表在了今天(2020年7月2日)的《公共科学图书馆?病原体》杂志上。

空肠C.的细胞体和鞭毛被制成荧光,显示它们如何通过将鞭毛缠绕在身体上游动。资料来源:伊莱·科恩/伦敦帝国理工学院

海豚用两条相反的尾巴——鞭毛——帮助自己移动。它身体的两端都有鞭毛,可以旋转推动自己通过液体。然而,相反的鞭毛让科学家们感到困惑。

帝国理工学院生命科学系的共同第一作者伊莱·科恩博士说:这种细菌两端都有尾巴,这似乎很奇怪。这就像在一艘船的两端各有两个相反的发动机。只有当我们观察细菌的活动时,我们才能看到这两条尾巴是如何巧妙地结合在一起帮助细菌在体内穿梭的。

团队created  C。有荧光鞭毛的jejuni&u菌株用高速显微镜观察它们游动时发生了什么。他们发现,为了向前移动,细菌把它们的前导鞭毛包裹在它们螺旋形的身体周围,这意味着这两个鞭毛指向同一个方向,提供统一的推力。

为了改变方向,它们会改变缠绕在身体上的鞭毛,从而实现180度的快速转弯,并有可能从狭窄的空间逃脱。

他们还发现,当游泳穿过粘性液体时,包裹鞭毛的过程更容易;粘性帮助推动带头鞭毛回到身体周围。在粘性较低的液体中,鞭毛都不能缠绕在身体上。

来自帝国理工学院生命科学系的首席研究员摩根·比比博士说:“我们的研究一箭双雕:我们的研究旨在弄清C的成因。”jejuni&o移动的时候,我们解决了一些明显的矛盾:它是如何用相反的鞭毛朝一个方向游动,以及它如何在粘性更强的液体中游得更快。

这项研究不仅可以解决一些长期存在的谜团,还可以帮助研究人员找到预防C虫感染的新方法。空肠,通过瞄准空肠的任何相互关联的结构来帮助它移动。

这项研究还揭示了细菌身体的螺旋形状对于鞭毛缠绕它是至关重要的,这说明了这两个组成部分是如何相互依赖的。这为团队先前的工作增加了一项内容,展示了发动机的各个部分是如何工作的。这使得鞭毛相互依赖,没有其它鞭毛,任何鞭毛都不能工作。

空肠弯曲杆菌的运动整合了特殊的细胞形态、鞭毛丝和运动机制,以协调相反的鞭毛的运动。作者:Eli J. Cohen, Daisuke Nakane, Yoshiki Kabata, David R. Hendrixson, Takayuki Nishizaka和Morgan Beeby, 2020年7月2日,PLOS Pathogens。

DOI: 10.1371 / journal.ppat.1008620

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