Om van onaangename concurrenten af ​​te komen, sommige bacteriën gebruiken een harpoengeweer van nanoformaat. Onderzoekers van het Biozentrum van de Universiteit van Basel hebben nieuwe inzichten gekregen in de constructie, werkingswijze en recycling van dit wapen. Zoals ze rapporteren in het journaal Natuur Microbiologie , het harpoengeweer boort in slechts een paar duizendsten van een seconde een gat in de aangrenzende cellen en injecteert een cocktail van gifstoffen.

Miljoenen kleine microben op bladeren, stenen of onze huid verdringt zich om ruimte. En bijna overal ze moeten strijden om hulpbronnen en voedingsstoffen. In de loop van de evolutie, sommige bacteriën hebben daarom een ​​wapen ontwikkeld om een ​​giftige cocktail te injecteren bij concurrenten en rivalen, waardoor ze worden geëlimineerd. Dit wapen, lijkt op een harpoengeweer, wordt het type VI-secretiesysteem (T6SS) genoemd.

Twee jaar geleden, Prof. Marek Basler bepaalde de atomaire structuur van het harpoengeweer in de toestand "na het afvuren". In de huidige studie, zijn team heeft de structuur van het "klaar om te vuren" harpoengeweer opgelost. Op basis van deze bevindingen, de onderzoekers hebben gemodelleerd hoe het T6SS-harpergeweer werkt. Het is samengesteld uit onderdelen, waaronder een schede en een speer met een scherpe punt. De schede bestaat uit meer dan 200 aangesloten, tandradachtige eiwitringen die rond de binnenste stijve speer zijn gemonteerd. Wanneer T6SS vuurt, de schede trekt snel samen en duwt de giftige speer uit de cel, die vervolgens kan doordringen in naburige cellen waar het dodelijke gifstoffen afgeeft. "Tot dusver, er zijn alleen veronderstellingen geweest over hoe de structuur van de T6SS-omhulsel verandert tijdens contractie, ", zegt Basler. "Met behulp van cryo-elektronenmicroscopie beschikbaar bij C-CINA, we hebben nu een afbeelding van de speer en de verlengde schede in atomaire resolutie verkregen."

Door de structuren van de uitgebreide en gecontracteerde staten te vergelijken, de onderzoekers hebben tot in detail gemodelleerd hoe de T6SS werkt. "Tijdens de samentrekking van de schede, ring na ring draait en komt dichter bij de vorige ring, terwijl de ringdiameter uitzet en zo de speer vrijgeeft, " legt Basler uit. "Deze combinatie van krimpen en draaien van de huls resulteert in het boren van een gat in de doelcellen. In minder dan twee milliseconden, de T6SS-omhulsel trekt samen tot de helft van zijn lengte en tegelijkertijd, de giftige speer draait als een schroef naar buiten. Daarom, de bacteriën hebben een extreem krachtige boor."

Na het afvuren van T6SS, de bacteriën hergebruiken de afzonderlijke onderdelen van de schede om een ​​nieuw harpoengeweer te assembleren. "Voor een lange tijd, het was niet duidelijk waarom alleen de samengetrokken schede is gedemonteerd, maar de verlengde schede is dat niet, "zegt Basler. "Nu, we konden zien dat een bepaald eiwitdomein tijdens samentrekking op het oppervlak van de huls wordt blootgesteld en kan worden herkend door een specifiek eiwit dat verantwoordelijk is voor het ontmantelen van de huls. In de verlengde omhulseltoestand, dit domein is verborgen, en de T6SS-omhulsel is daarom beschermd tegen demontage."

De onderzoekers zullen het harpoengeweer verder bestuderen. "Een van onze projecten is gewijd aan de vraag hoe de T6SS is ingebed in de bacteriële celomhulling. Terwijl het harpoengeweer met zo'n hoge kracht wordt afgevuurd, het moet stevig verankerd zijn, anders schieten zou niet goed werken, of zelfs de wapendragende bacteriën zelf kunnen doden."