兩位康奈爾大學研究人員在一個孩子的生日聚會上進行了隨機交談，這導致了人們對細菌如何抵抗毒素的協(xié)作和新的理解，這可能會為抗擊有害感染提供新的工具。

已知物理力會影響人體細胞的生長和存活方式，但人們對這些力在原核生物(包括細菌在內(nèi)的單細胞生物)中的作用了解甚少。

Sibley機械與航空航天工程學院副教授Christopher Hernandez提出了一種微流控設備的想法，該設備可使單個細菌承受已知量的力和機械變形。但是他知道很少有方法可以測量這種影響，直到偶然與藝術(shù)與科學學院化學與化學生物學系的Peter JW Debye教授Peng Chen碰面。

Chen已經(jīng)開發(fā)出一種標記和觀察特定分子的方法，該分子可以從某些細菌的內(nèi)膜中抽出毒素。通過將他們的想法綜合在一起，研究人員已經(jīng)得出結(jié)論，機械應力可以中斷細菌在暴露于毒素后存活的能力。

他們的論文“機械應力破壞了細菌中的多組分外排復合物”，于11月26日在美國國家科學院院刊上發(fā)表。

革蘭氏陰性細菌的特征在于其雙膜細胞包膜，并具有組裝分子泵的能力，以消除能夠遷移到細胞內(nèi)的有毒物質(zhì)，包括抗生素。

Hernandez和Chen的研究表明，當將大腸桿菌細菌放入微流體設備中并被迫流入非常狹窄的空間時，僅產(chǎn)生的機械應力就足以使這些泵破裂并停止工作。

埃爾南德斯說：“這是最早研究細菌力學生物學的研究之一。” “我們的發(fā)現(xiàn)提供了證據(jù)，證明細菌與其他類型的細胞相似，因為它們通過分子復合物對機械力做出反應。”

Chen說：“我們的工作表明，您可以通過機械手段破壞細菌的泵送復合體，這可能為我們提供一種增強細菌性疾病治療的新工具。”

Hernandez和Chen創(chuàng)建的方法可用于檢查各種原核細胞結(jié)構(gòu)，功能和行為。

“這項創(chuàng)造性的合作研究成果將利用單分子生物學的能力，不僅為使軍隊保持微生物存活的細胞特征，而且為細胞水平的機械應力如何控制細菌生存能力提供更好的基礎(chǔ)知識。為控制細菌感染提供了一種新穎的潛在手段。”陸軍研究辦公室微生物學項目經(jīng)理羅伯特·科科斯卡說。陸軍研究辦公室是支持這項研究的美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實驗室的成員。

文獻鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2019/11/25/1909562116