Atomkraftmikroskopie zeigt hohe Heterogenität in bakteriellen Membranvesikeln

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Ein Aspekt der bakteriellen Aktivität ist die Produktion von so genannten extrazellulären Membranvesikeln (MVs): biologische “Pakete”, die in eine Lipid-Bilayer-Membran eingewickelt sind und beispielsweise genetisches Material tragen.

Abgesehen von ihren spezifischen biologischen Funktionen werden MVs zunehmend in nanobiotechnologischen Anwendungen eingesetzt, einschließlich der Verabreichung von Medikamenten und des Transports von Enzymen.

Um die Prozesse, an denen MVs beteiligt sind, besser zu verstehen, ist eine vollständige Erfassung ihrer physikalischen Eigenschaften unerlässlich.

Insbesondere der Grad der Heterogenität der Vesikel, die von einer einzigen Bakterienart freigesetzt werden, ist ein wichtiger Punkt.

Nun haben sich Azuma Taoka von der Kanazawa-Universität, Nobuhiko Nomura von der Tsukuba-Universität und Kollegen mit dieser Frage befasst und zeigen eine bisher nicht erkannte physikalische Heterogenität in den Membranvesikeln von vier Bakterienarten.Die Forscher wandten die phasenabbildende Rasterkraftmikroskopie (AFM) an, um die physikalischen Eigenschaften der von E.

coli, P.

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aeruginosa, P.

denitrificans und B.

subtilis produzierten MVs zu untersuchen.

Beim Phasenabbildungs-AFM wird eine Probe mit einer nanogroßen oszillierenden Cantilever-Spitze ‘angeklopft’; die beobachtete Verzögerung der Schwingung der Spitze im Vergleich zur freien Schwingung liefert ein Maß für die Energiedissipation aufgrund der Wechselwirkung mit der Probenoberfläche.

Diese Dissipation wiederum hängt mit den physikalischen Eigenschaften der Oberfläche zusammen, darunter Adhäsion, Elastizität und Reibung, deren Schwankungen auf Unterschiede in der Zusammensetzung zurückzuführen sind.Taoka, Nomura und Kollegen nahmen Phasenbilder von vielen MVs auf und kodierten die MVs farblich auf einer Skala von “nicht-haftend / hart” (geringe Haftung, Elastizität und/oder Reibung) bis “haftend / weich” (hohe Haftung, Elastizität und/oder Reibung).

Bei der Analyse dieser Karten entdeckten die Wissenschaftler eine hohe Vielfalt an physikalischen Eigenschaften von MVs.

Sie überprüften, ob sich die Karten während der Aufnahme verändert haben; die physikalischen Eigenschaften waren zeitlich stabil, so dass die Diversität als….

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