Как передовая визуализация улавливает экспрессию бактериальных генов?

Исследование под названием "Advanced imaging captures bacterial gene expression in diverse environments" описано 23 января в журнале Science и демонстрирует, как безвредные и патогенные бактерии выбирают нужные гены для включения в различных средах. Работу возглавил доктор Джеффри Моффитт из Программы по клеточной и молекулярной медицине (PCMM) при Детской больнице Бостона. Главная цель — показать, каким образом бактерии активируют гены с учётом пространственной организации и изменений в окружающей среде.
Как передовая визуализация улавливает экспрессию бактериальных генов?
Изображение носит иллюстративный характер

Для достижения этой цели использовался метод MERFISH (Multiplexed Error-Robust Fluorescence In Situ Hybridization), который позволяет одновременно профилировать тысячи мРНК у множества одиночных бактерий и получать детализацию об их местоположении. Технологию дополнила экспансионная микроскопия, разработанная в лаборатории доктора Эда Бойденa в MIT: образец встраивают в особый гидрогель, химически набухающий до 50–1000 раз в объёме. Благодаря этому отдельные РНК внутри крошечных клеток становятся визуально различимыми, вместо того чтобы сливаться в одну неразборчивую массу.

Главными соавторами в лаборатории Моффитта стали Ари Сарфатис, Юанью Ван и Нана Твумаси-Анкра. Объединив MERFISH и необычную технику расширения образцов, учёные получили возможность разглядывать самые плотные скопления РНК в бактериальных клетках. По словам Моффитта, "Это был полный кошмар, мы не видели ничего", но расширение образца решило проблему и сделало возможным масштабное картирование экспрессии генов в мельчайших подробностях.

Методика Bacterial-MERFISH открывает путь к анализу различий между отдельными бактериальными клетками без усреднения характеристик целой популяции. Исследователи подчеркивают значимость этого подхода для понимания вирулентности, устойчивости к антибиотикам и формирования бактериальных плёнок на катетерах. Кроме того, учёные теперь могут исследовать, как бактерии взаимодействуют, как они конкурируют за пространство и как постепенно изменяют активность генов.

В одном из экспериментов с E. coli, подвергнутыми голоданию по глюкозе, удалось отследить пошаговое включение разных генов, когда бактерии перебирают альтернативные источники питания. Исследователи делали серию "геномных снимков" во времени и проследили последовательность реакций, показывающих выживание и адаптацию клеток в неблагоприятных условиях.

Дополнительной находкой стала закономерность, при которой даже одна и та же бактериальная культура может включать различные гены при смещении всего на несколько десятков микрон в кишечнике. "Те же бактерии могут заниматься совершенно разными делами на дистанции десятков микрон", отмечает Моффитт. Такая разница в экспрессии генов объясняет, почему некоторые патогенные виды переходят в режим атак и как микробы структурируют свои сообщества, взаимодействуют с хозяином и друг с другом.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка