Een microbiologisch mysterie van hoe de ene bacterie een andere kan binnendringen en erin kan groeien zonder de andere bacterie onmiddellijk te breken, is verlicht door wetenschappers van de Universiteit van Nottingham en de Universiteit van Indiana.

De wetenschappers van Nottingham onderzoeken de invasieve roofzuchtige bacterie Bdellovibrio bacteriovorus als een potentieel therapeutisch middel om antibioticaresistente pathogene bacteriën te doden. De wetenschappers van Indiana onderzoeken waaruit bacteriële celstructuren zijn gemaakt en hoe ze zijn opgebouwd. Om dit te doen hebben ze fluorescerende D-aminozuren (FDAA's) ontwikkeld en gebruikt - gekleurde vervangers voor natuurlijke stoffen die in bacteriële celwanden worden aangetroffen. Dit werd met groot succes gecombineerd met superresolutiemicroscopie in een nieuw artikel dat vandaag is gepubliceerd in Natuur Microbiologie .

De teams hebben hun krachten gebundeld en ontdekt dat de binnendringende Bdellovibrio-bacterie een kleine versterkte moleculaire 'patrijspoort' vormt in de wand van de gastheerbacterie, knijpt hier doorheen en sluit het dan van binnenuit af. Dit proces is als het snijden en lassen van een patrijspoort op een schip, maar dan op moleculaire schaal.

Professor Liz Sockett van de Universiteit van Nottingham zei:"De bacteriën die worden binnengedrongen, zijn 100 miljoen keer korter dan een schip als de Queen Mary 2, en de binnendringende bacteriën zijn 500 miljoen keer smaller. De gebruikte materialen voor het lassen zijn natuurlijk geen metaal, maar zijn natuurlijke D-aminozuren. Dit zijn spiegelbeeldvormen van de 'L'-aminozuren die worden aangetroffen in de eiwitten van voedsel en van ons lichaam.

"We ontdekten een tweede proces waarbij de binnendringende bacteriën de binnenkant van de bacterie die ze binnendringen effectief 'pleisteren', opnieuw met behulp van de D-aminozuren. Dit maakt de binnenkant van de bacterie een meer versterkt huis voor de Bdellovibrio om binnen te leven. Dit is belangrijk omdat een eerder artikel aantoonde dat de binnengedrongen bacteriële muren aanvankelijk worden afgerond en vroeg in het invasieproces worden verzwakt."

Erkin Kuru, destijds een promovendus, voorgesteld aan Liz tijdens een lezingsbezoek aan Indiana, dat ze gekleurde FDAA's gebruikt om de twee verschillende bacteriën te labelen terwijl de roofdieren aanvielen. Een nieuwe kleur toevoegen net toen de invasie begon en later naarmate het vorderde, verving de natuurlijke aminozuren die werden gebruikt en scheen een nieuw gekleurd licht op hoe predatie werkt.

FDAAs liet zien wat er in elke fase gebeurde en gaf het team een ​​'eureka-moment' toen ze zagen dat de roofzuchtige bacteriën een 'patrijspoort' maken met een centrale porie omringd door een versterkende ring met D-aminozuren. Bdellovibrio knijpt door deze porie en vult het met meer D-aminozuurhoudend materiaal zodat de binnengedrongen bacteriën niet barsten en al hun interne celinhoud privé kan worden opgegeten door de roofdieren zonder weg te lekken naar buiten.

Terwijl dit gebeurt, gaan de roofzuchtige bacteriën door met het toevoegen van meer FDAA's rondom de wand van de binnengedrongen bacterie, niet alleen bij de patrijspoortring. In de experimentele omstandigheden 'schilderden' de roofzuchtige bacteriën deze gekleurde FDAA, eerder als een 'fresco' op moleculaire schaal, aan de wanden van de binnengedrongen bacterie in een proces dat de wand van de binnengedrongen bacterie versterkt, zodat deze niet instort voordat het roofdier de voedingswaarde binnenin heeft opgegeten. Dr. Carey Lambert uit Nottingham nam deel aan het project en kon enkele van de 'gereedschappen' vinden die de fresco's toepassen - dit zijn een groep enzymen die tot voor kort weinig werden bestudeerd.

Professor Sockett concludeert:"Het is opmerkelijk om dit op zo'n kleine schaal in actie te zien en ook nuttig. Meer weten over de mechanismen die door de binnendringende roofbacteriën worden gebruikt, zou kunnen helpen bij het ontwerpen van nieuwe manieren om ziekteverwekkers te doden. Nu de invasieprocessen zijn gedefinieerd het zou mogelijk moeten zijn om alle instrumenten te verzamelen die nodig zijn om pathogene bacteriën binnen te vallen en te consumeren zonder grote hoeveelheden van hun pathogene celmaterialen vrij te geven door ze te laten barsten."