Home / SCIENCE

Kamis, 24 November 2022 - 10:15 WIB

Studi mengungkap bagaimana bakteri menggunakan mekanisme kuno untuk memperbaiki diri


A) Strain perenang natrium berulang kali diteruskan pada Na+LB (~100 mM [Na<sup>+</sup>]) atau K+LB (~15 mM [Na<sup>+</sup>]) piring. Suar, menunjukkan varian yang berpotensi naik, diteruskan dan dikirim untuk diurutkan. (B) Diedit E. coli strain Pot dan Potλ, diperoleh dari E. coli RP437 melalui rekombinasi no-SCAR dan λ-Red, masing-masing, dilewatkan pada agar lunak (latar belakang berwarna, kuning: Na+; biru: K+ ) selama periode 18 hari, dan delapan silsilah (L1 sampai L8) dipilih untuk penyelidikan lebih lanjut, masing-masing terdiri dari lima anggota (yaitu, L1.3 menunjukkan silsilah pertama dan bagian ketiga). Kemampuan berenang di hadapan natrium tinggi atau rendah ditampilkan oleh cincin kuning atau biru, masing-masing, sesuai dengan ukuran renang pada pelat renang (C). Kurangnya motilitas pada agar lunak K+ diwakili oleh titik biru yang menunjukkan pertumbuhan koloni saja. Koloni yang nonmotil di piring K+ dikonfirmasi dengan inkubasi lebih lanjut (gbr. S3C). Label anggota garis keturunan merah dan kotak menunjukkan ketersediaan data WGS dan RNA-seq (termasuk Pot). SNP yang diidentifikasi relatif terhadap genom referensi Pot dianotasi di sebelah masing-masing anggota garis keturunan dan dalam tabel S1. Gen yang disorot selain pomA dan potB: pitA (metal fosfat:H+ symporter), flgL (flagellar hook-filament junction protein 2), fliM (flagellar motor switch protein), cdsA (cardiolipin-diglyceride synthase), icd (isocitrate dehydrogenase), dan rrsG (16S RNA ribosom). Bilah skala, 10 mm. (C) Rekapitulasi percobaan evolusi terarah. Pelat agar lunak Na+ (kiri) dan K+ (kanan) diinokulasi dengan 1-μl alikuot stok gliserol dari setiap galur yang ditunjukkan dalam (A) (kecuali RP437) dan disusun dalam urutan yang sama seperti (A). (D) Filogeni motB pada 82 spesies dengan rekonstruksi leluhur di situs G20. G20 dipertahankan dalam Vibrio spp. clade. Filogeni lengkap ditunjukkan pada gambar. S14. Kredit: Kemajuan Sains (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq2492″ width=”800″ height=”530″/>

Evolusi terarah dari motor flagellar.(SEBUAH) Strain perenang natrium berulang kali dilewatkan pada Na+LB (~100 mM [Na+]) atau K+LB (~15 mM [Na+]) piring. Suar, menunjukkan varian yang berpotensi naik, diteruskan dan dikirim untuk diurutkan. (B) Diedit E.coli strain Pot dan Potλdiperoleh dari E.coli RP437 melalui rekombinasi no-SCAR dan λ-Red, masing-masing, dilewatkan pada agar lunak (latar belakang berwarna, kuning: Na+; biru: K+) selama periode 18 hari, dan delapan silsilah (L1 sampai L8) dipilih untuk penyelidikan lebih lanjut, masing-masing terdiri dari lima anggota (yaitu, L1.3 menunjukkan silsilah pertama dan bagian ketiga). Kemampuan berenang di hadapan natrium tinggi atau rendah ditampilkan oleh cincin kuning atau biru, masing-masing, sesuai dengan ukuran renang pada pelat renang (C). Kurangnya motilitas pada K+ agar lunak diwakili oleh titik biru yang menunjukkan pertumbuhan koloni saja. Koloni yang nonmotil di K+ piring dikonfirmasi dengan inkubasi lebih lanjut (gbr. S3C). Label anggota garis keturunan merah dan kotak menunjukkan ketersediaan data WGS dan RNA-seq (termasuk Pot). SNP yang diidentifikasi relatif terhadap genom referensi Pot dianotasi di sebelah masing-masing anggota garis keturunan dan dalam tabel S1. Gen yang disorot selain pomA dan potB: pita (logam fosfat: H+ simpatisan), flgL (protein persimpangan filamen pengait flagela 2), terbangM (protein saklar motor flagellar), cdsA (kardiolipin-digliserida sintase), icd (isositrat dehidrogenase), dan rrsG (16S RNA ribosom). Bilah skala, 10 mm. (C) Rekapitulasi percobaan evolusi terarah. Na+ (kiri) dan K+ (kanan) pelat agar lunak diinokulasi dengan 1-μl alikuot stok gliserol dari setiap galur yang ditunjukkan dalam (A) (kecuali RP437) dan disusun dalam urutan yang sama seperti (A). (D) Filogeni dari motB di 82 spesies dengan rekonstruksi leluhur di situs G20. G20 disimpan di Vibrio spp. clade. Filogeni lengkap ditunjukkan pada gambar. S14. Kredit: Kemajuan ilmu pengetahuan (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq2492

Sebuah studi baru yang dipimpin oleh para ilmuwan UNSW Sydney mengungkap bagaimana roda tertua di alam, yang ditemukan di dalam bakteri, dapat memperbaiki dirinya sendiri ketika keadaan menjadi sulit.

Temuan ini dipublikasikan hari ini di Kemajuan ilmu pengetahuanmenunjukkan bagaimana flagela—motor kuno yang menggerakkan kemampuan berenang bakteri—juga dapat membantu organisme kecil ini menyesuaikan diri dengan kondisi di mana mobilitasnya terganggu.

Bakteri adalah salah satu organisme hidup tertua di Bumi. Mereka adalah organisme bersel tunggal kecil yang ditemukan di setiap habitat, termasuk tubuh manusia—di mana terdapat lebih banyak sel bakteri daripada sel manusia.

Mampu berenang sangat penting untuk bagaimana bakteri bertahan dan menyebar. Tapi sedikit yang diketahui tentang bagaimana motor yang menggerakkan gerakan mereka membantu organisme beradaptasi dengan lingkungan yang tidak bersahabat.

Para peneliti dari School of Biotechnology and Biomolecular Sciences adalah yang pertama di dunia yang menggunakan teknologi pengeditan gen CRISPR untuk mengubah motor flagellar. Mereka menggunakan teknik biologi sintetik untuk merekayasa motor natrium ke dalam genom untuk menciptakan bakteri renang yang digerakkan oleh natrium. Mereka kemudian menguji dan melacak kemampuan bakteri untuk beradaptasi ketika lingkungan kekurangan sodium.

Sodium adalah ion, yang berarti ia membawa muatan. Muatan inilah yang menggerakkan motor flagellar melalui stator, atau saluran ion.

Tim menemukan bahwa stator dapat dengan cepat memperbaiki sendiri motor flagellar dan memulihkan gerakan. Temuan ini dapat mengarah pada kemajuan baru di bidang ilmu biologi dan kedokteran.

“Kami menunjukkan bahwa perubahan lingkungan dapat menyebabkan saluran ion bereaksi dengan cepat,” kata penulis utama makalah tersebut Dr. Pietro Ridone.

“Jadi, suntingan CRISPR juga cepat kembali, dan motor flagellar berevolusi dan kemudian mengatur dirinya sendiri,” kata Dr. kata Ridone.

“Fakta bahwa kami melihat mutasi langsung pada stator sangat mengejutkan, dan juga menginspirasi banyak rencana penelitian kami di masa depan di bidang ini.”

Kekuatan mesin molekuler

Tubuh manusia mengandung sekitar 10.000 jenis mesin molekuler yang berbeda, yang menggerakkan berbagai fungsi biologis mulai dari konversi energi hingga pergerakan.

Teknologi motor bakteri jauh melampaui apa yang dapat direkayasa secara sintetik oleh manusia pada skala nano. Dengan ukuran sepersejuta butir pasir, ia dapat merakit dirinya sendiri dan berputar hingga lima kali kecepatan mesin Formula 1.

“Motor yang menggerakkan perenang bakteri adalah keajaiban nanoteknologi,” kata Associate Professor Matthew Baker, salah satu penulis makalah tersebut. “Ini adalah anak poster mutlak untuk mesin molekul kuno dan sangat canggih.”

A/Prof. Baker mengatakan temuan penelitian ini dapat membantu kita lebih memahami asal muasal motor molekuler dalam detail mekanistik—bagaimana mereka bersatu dan bagaimana mereka beradaptasi.

Bagian kuno ini adalah sistem yang kuat untuk mempelajari evolusi secara umum, serta asal-usul dan evolusi motilitas.

A/Prof. Baker mengatakan temuan ini akan menginformasikan bagaimana biologi sintetik dapat membantu menciptakan motor molekuler baru. Temuan ini mungkin juga memiliki aplikasi dalam memahami resistensi antimikroba dan virulensi penyakit.

“Dengan menyoroti sejarah kuno kehidupan, kita memperoleh pengetahuan untuk menciptakan alat yang dapat membantu masa depan kita menjadi lebih baik,” A/Prof. kata tukang roti. “Ini juga dapat mengarahkan kita pada wawasan tentang bagaimana bakteri dapat beradaptasi dengan skenario perubahan iklim di masa depan.”

Informasi lebih lanjut:
Pietro Ridone et al, Evolusi cepat selektivitas ion flagela dalam populasi eksperimental E. coli, Kemajuan ilmu pengetahuan (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq2492

Disediakan oleh Universitas New South Wales

Kutipan: Studi mengungkap bagaimana bakteri menggunakan mekanisme kuno untuk memperbaiki diri sendiri (2022, 23 November) diambil 23 November 2022 dari https://phys.org/news/2022-11-uncovers-bacteria-ancient-mechanisms-self-repair.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.





Source link

Share :

Baca Juga

Pastoruri Glacier in the Peruvian Andes

SCIENCE

“Sungai Es” mengundang Anda untuk belajar tentang gletser yang mencair di dunia

SCIENCE

Ide besarnya: mengapa hubungan adalah kunci keberadaan | buku filsafat

SCIENCE

Rekayasa genetika dapat digunakan untuk mengendalikan populasi tikus, temuan penelitian | berita Australia

SCIENCE

Kita tidak boleh bertindak seolah-olah COVID ada di belakang kita semua | Surat
Dunia perlu mengubah sistem pendidikannya secara radikal, bukan hanya memutakhirkannya

SCIENCE

Dunia perlu mengubah sistem pendidikannya secara radikal, bukan hanya memutakhirkannya

SCIENCE

Saya adalah seorang remaja yang tidak bahagia, di antara orang-orang yang kesepian, yang terpikat oleh seorang pemimpin karismatik – apakah saya telah bergabung dengan sebuah aliran sesat? | Psikologi
Catatan transmisi data baru ditetapkan menggunakan laser tunggal dan chip optik tunggal

SCIENCE

Catatan transmisi data baru ditetapkan menggunakan laser tunggal dan chip optik tunggal

SCIENCE

‘Ini benar-benar terjadi’: air mata kegembiraan saat misi luar angkasa mendekati peluncuran Cornwall | Ruang angkasa