Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie odkryli błąd w dotychczasowych wynikach badań cytoszkieletu bakterii. Okazuje się, że tworzące go polimetry białka FtsZ, są nawet kilkanaście razy krótsze, niż się dotąd wydawało. Swoje odkrycie opisują w publikacji, która w najbliższych dniach ukaże się w czasopiśmie "Journal of Biological Chemistry". Nowatorska metoda pomiarowa pomogła wyjaśnić przyczynę błędu.
Szkielet cytoplazmatyczny bakterii to trójwymiarowa sieć włókien białkowych, która odgrywa rolę nieco podobną do naszego kregosłupa. Do jej najważniejszych elementów należą rurkowate struktury, zbudowane w komórkach eukariotycznych (posiadających jądro) z białka tubuliny, a także włókna polimerowe. Jeszcze niedawno sądzono, że szkielet cytoplazmatyczny występuje wyłącznie w komórkach eukariotycznych. W latach 90. ubiegłego wieku odkryto jednak, że jest obecny także w bakteriach, gdzie obok tubuliny występuje jej homolog, białko FtsZ.
Białko FtsZ odgrywa ważną rolę na wczesnych etapach podziału komórki. Z tego powodu cytoszkielet bakterii jest obiektem intensywnych badań ze strony naukowców poszukujących nowych antybiotyków. Związki chemiczne, atakujące strukturę cytoszkieletu i uniemożliwiające podział komórek bakterii, skutecznie wstrzymywałyby rozwój choroby. Stan wiedzy o budowie polimerów szkieletu cytoplazmatycznego ma istotne znaczenie dla tych poszukiwań.
W IChF PAN zbadano długość polimerów tworzonych przez białka FtsZ występujące w cytoszkielecie bakterii Caulobacter crescentus. Po raz pierwszy w pomiarach tego typu wykorzystano metodę dynamicznego rozpraszania światła (Dynamic Light Scattering, DLS). Technika DLS, znana również jako spektroskopia korelacji fotonów, polega na rejestrowaniu światła rozpraszanego wskutek ruchów własnych cząsteczek, np. ruchów Browna. Rozpraszanie okazuje się tym bardziej jednorodne, im mniejsze cząsteczki występują w roztworze. DLS umożliwia zmierzenie rozmiarów cząsteczek mniejszych od mikrometra i badanie procesów zachodzących w czasie od mikrosekund do minut.
Pomiary wykonane przez grupę z IChF PAN doprowadziły do zaskakującej obserwacji. Okazało się, że typowy polimer FtsZ jest w rzeczywistości bardzo krótki. Składa się z zaledwie 9-18 monomerów, a jego całkowita długość to ok. 100 nanometrów, czyli kilkunastokrotnie mniej niż przyjmowano dotychczas na podstawie pomiarów z użyciem transmisyjnych mikroskopów elektronowych (TEM). Okazało się przy okazji, że przyjęte w literaturze światowej zawyżone wartości długości polimerów w cytoszkielecie wynikały z samej procedury przygotowania próbek do badań pod mikroskopami TEM.
Nasz wynik jest nie tylko dobrze udokumentowany, ale również lepiej pasuje do obecnej wiedzy o chemicznym środowisku we wnętrzach komórek - podkreśla prof. dr hab. Robert Hołyst z IChF PAN.
Informacja prasowa IChF PAN.
