Бактерии

Сканирование на воздухе. Атлас бактерий

Сканирование на воздухе. Измерение локальных упругих свойств бактерий

Сканирование в жидкости. Влияние лизоцима

Сканирование на воздухе. Атлас бактерий

Прежде всего атомно-силовой микроскоп (АСМ), работающий на воздухе, позволяет визуализировать различные бактериальные клетки. Таким образом, возможно создание атласа АСМ-изображений бактерий в самом ближайшем будущем.

В нашей лаборатории были получены АСМ-изображения бактерий различных таксономических групп и разных штаммов: Klebsiella pneumoniae (рис. 1), Escherichia coli, Helicobacter pylori (рис. 2), Arthrobacter globoformis. На рисунке 1 представлены различные штаммы бактерии Klebsiella pneumoniae.

Существует только два размера для каждой бактерии, имеющей форму палочки, а именно длина и диаметр. В этом легко убедиться, заглянув в ЇОпределитель бактерий Берджи¦. В случае же АСМ, приходится иммобилизовать бактерии на подложку, что приводит к появлению третьего размеров (Lвысота¦ и Lширина¦ вместо диаметра).

Имея в своем арсенале такое мощное орудие, как АСМ, микробиологи могу сравнивать поверхностные рисунки различных бактерий. Это особенно важно на первом этапе конструирования живых векторных вакцин, которые можно охарактеризовать просто, как Lовцу в волчьей шкуре¦. На рис. 3 трансдуктантный штамм бактерии Escherichia coli является как раз такой вакциной, направленной против бактерии Shigella flexneri, возбудителя дизентерии.

Сканирование на воздухе. Измерение локальных упругих свойств бактерий

Один из основных достоинств метода атомно-силовой микроскопии ¾ возможность изучения локальных механических и биофизических свойств каждой бактерии. Для этих целей можно использовать так называемый режим модуляции силы. На нижеследующих рисунках представлены бактерии Arthrobacter globoformis в двух формах: вегетативные и муммифицированные. В области, выденной белыми квадратами при прошлом сканировании была приложена сила около 1 мкН. Мумифицированные бактерии разрушились после нескольких минут силового воздействия.

Сканирование в жидкости. Влияние лизоцима

Возможность сканирования в жидкости v еще одно достоинство АСМ. Работа в жидкости на АСМ открывает новые перспективы для изучения бактериальных клеток: влияние различных антибиотиков, лекарств и других медицинских препаратов на клетки в настоящем времени с помощью АСМ. Таким образом, было проведено исследование влияния лизоцима на E.coli (рис. 5).

Мы обнаружили разницу для Lсушеных¦ и Lмокрых¦ образцов бактерий: увеличение Lвысоты¦ и Lширины¦ клеток, а также исчезновение характерного рисунка поверхности бактерии (в случае Lмокрых¦ образцов). Было сделано предположение, что разница в 200 нм в высоте и ширине для бактерий на воздухе и в жидкости может быть связана с высушиванием полисахаридного слоя на поверхности бактерии.

Обработка бактерий лизоцимом приводит к изменениям в форме клеток и компрессии клеток.