في حين لم ملهمة مثل القلب أو غامضة مثل الدماغ, المعدة تماما كما هو مثير للإعجاب: كيس عضلي يموج مع حمض قوي جدا وسوف تذوب المعادن ولكن لا هضم الجهاز نفسه. المعدة تحمي نفسها من حامض الخاص بها مع طلاء من المخاط, وهو أسلوب لا يعمل دائما ضد قرحة- والسرطان المسببة لل هيليكوباكتر بيلوري, the only bacterium known to colonize that harsh environment. H. بيلوري somehow survives the acid, تسبح من خلال طبقة المخاط, ويصيب خلايا المعدة. ما يقدر ب 50 في المئة من البشر تؤوي H. بيلوري in their gut, ولكن بعضها فقط تطوير قرحة أو سرطان المعدة. لذلك فهم كيفية H. بيلوري survives here is key to understanding those diseases.

راما بانسيل, وهو أستاذ في جامعة بوسطن علوم فيزيائية, and of علم المواد & هندسة, الذي درس مخاط المعدة لأكثر من عقدين من الزمن, كشفت اثنين من العوامل التي تعطي بكتيريا الساق: المواد الكيميائية التي تفرز ومهارتها في السباحة. كلاهما بالغ الأهمية لنجاحها.

Bnsil, ويتم تمويل العمل الذي من المؤسسة الوطنية للعلوم, أصبحت غريبة عن مخاط المعدة في أواخر 1980s. "السؤال في ذلك الوقت كان: وتنتج المعدة ما يقرب من نصف جالون من عصير المعدة يوميا, وهو الحمضية ويمكن هضم المسامير ذلك فلماذا لا تهضم المعدة?"وتقول:. يشتبه الباحثون أن طبقة رقيقة من المخاط باي المعدة من هذا الحمض, ولكن لا أحد يعرف بالضبط كيف يعمل. Bnsil, المنطقة التي من البحث هي المواد الهلامية ودبق, بدأت دراسة الميوسين بروتين منقى, الذي يعطي المخاط المعدة قدرتها على هلام. في هذا العمل في وقت مبكر, وجدت هي وزملاؤها أنه تبلور إلا في ظل الظروف الحمضية للغاية, أقل من الرقم الهيدروجيني لل 4.

في وقت لاحق, حولت انتباهها إلى H. بيلوري. "لقد قررت أن نحاول في الواقع، ونرى كيف يحصل على هذه البكتيريا عبر, منذ هذه الطبقة هو على الارجح جل مثل أو على الأقل بالتأكيد لزج جدا, مثل معجون الأسنان لينة أو الفازلين,"وتقول:. "كيف شيء السباحة من خلال هذه الوسيلة?"

وكان بعض الباحثين افترضت أن بكتيريا على شكل حلزوني حفر في طريقها من خلال مخاط سميك مثل المفتاح. ولكن في التجارب المختبرية, Bansil وزملاؤها وجدت, بشكل مفاجئ, أن H. بيلوري, الذي يدفع نفسه مع الدورية سياط, لا يمكن السباحة من خلال مادة هلامية في كل. "على الرغم من أنه على قيد الحياة وسياط لها متغايرة, لا تتحرك إلى الأمام. يبقى فقط في مكان,"وتقول:.

لولبية الشكل H. بيلوري is the only bacteria known to colonize the human stomach. ما يقدر ب 50 في المئة من البشر تؤوي H. بيلوري in their gut, ولكن فقط بعض تطوير قرحة أو سرطان المعدة. تصوير lucadp / آي ستوك

وليس ذلك في مخاط المعدة. هناك, H. بيلوري secretes an enzyme called urease, الذي ينهار اليوريا في المعدة إلى ثاني أكسيد الكربون والأمونيا, إعطاء رائحة الأمونيا إلى التنفس من المصابين. غاز الأمونيا, قاعدة, يتفاعل مع مخاط المعدة, رفع درجة الحموضة وتسييل عليه. "واجتثاث تبلور هلام, وكان هذا دبق عكسها المفتاح لتأجير هذه البكتيريا الحصول عبر,"يقول Bansil, الذي نشر هذا البحث في وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم في 2009.

إذا H. بيلوريلم الصورة شكل المفتاح لا تساعدها تنقيب عن طريق مخاط, تساءل Bansil وزملاؤها, فلماذا يكون هذا الشكل? آخر البكتيريا على شكل دوامة تسمى العطيفة الصائمية is able to colonize the upper part of the small intestine, لذلك يجب أن يكون الشكل مهم لشيء. "أردنا معرفة السبب H. بيلوري has a helical body,"تقول ميرا كونستانتينو (GRS'17), للحصول على الدكتوراه الذين انضموا مختبر Bansil في 2014. "ما هي الميزة هناك?"

يفترض الكثيرون أن الجسم على شكل المفتاح-زيادة H. بيلوريالصورة سرعة السباحة بشكل عام, لأن الأشكال بزال تنتج الاتجاه عندما تغزل. التجارب السابقة من قبل مجموعات أخرى تدعم هذا, وجدت أن دوامة على شكل هيليكوباكتر swam two to three times faster than rod-shaped E. القولونية. واضاف "لكن هذا ليس مقارنة جيدة, لأنك مقارنة حقا اثنين من الكائنات الحية المختلفة,"يقول Bansil. تعاونت مع نينا سلامة, a microbiologist at the Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle who had bred mutant H. بيلوري, نفس الأصلي ولكن على شكل قضيب.

ثم أنها صورت لهم, مئات في المرة الواحدة, السباحة في الميوسين والثقافة مرق, لمعرفة أي منها سبح أسرع. وبمقارنة الفيديو, وجدوا أن, في المتوسط, وكانت البكتيريا الحلزونية حول 10 إلى 15 في المئة أسرع من الأقارب على شكل قضيب بهم. نشروا نتائجها في علم الأحياء الدقيقة الجزيئية في 2015.

ولكن هذه النتائج كانت المتوسطات الوحيدة. كونستانتينو أراد أن يتخذ مزيدا من التحليل, خلال تصوير حركة وشكل البكتيريا واحدة, عملية مضنية. من خلال اتخاذ الفيديو بسرعة عالية, 200 لقطة في الثانية, كانت قادرة على تسجيل سرعة, دوران, وشكل الجسم من البكتيريا الفردية. اكتشفت هي وزملاؤها أن كلا النوعين من البكتيريا نسج لأنها سبح, حول 10 إلى 15 أطوال الجسم في ثاني "خطوة جيدة,"ولكن الحلزون سبح أسرع قليلا, يقول Bansil. لفهم لماذا بالضبط, أرسلت Bansil وكونستانتينو البيانات إلى زميل هنري فو, وهو أستاذ مشارك في قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة ولاية يوتا, وتلميذه مهدي Jabbarzadeh, الذين استخدموه لبناء نموذج نظري ل H. بيلوري سباحة. ووجد العلماء أن وجود يوتا المزيد من سياط ساهم أكثر للإسراع من شكل الجسم; ساهم شكل حلزوني, في الغالب, 15 في المئة الى التوجه الدافعة والبكتيريا, تؤكد ما العلماء قد وجدت قبل. "ال 15 الفرق في المئة لا تبدو كبيرة جدا, ولكن قد يكون ما يكفي من ميزة أن واحدة حلزونية سيفوز على المدى الطويل قضيب,"يقول Bansil.

نتائج, والأدلة الفيديو, نشرت في نوفمبر 2016 في التقدم العلمي. Bansil وزملاؤها يدرسون الآن H. بيلوري from a cancer patient, وكذلك المخاط معدة المريض, تبحث عن أدلة في التفاعل معين من البكتيريا مع الميوسين.

قد يكون العمل Bansil ومفيد في ساحة أخرى من العلوم: توصيل المخدرات. "العديد من الأدوية لا يمكن الحصول عبر المخاط. الأدوية فقط صغيرة جدا يمكن أن تحصل من خلال, أو تلك التي يمكن أن تنهار المخاط,"وتقول:. ليس من الصعب أن تجعل H.صylori harmless by genetic manipulations, وإذا كان يمكن تحميل مثل كبسولة, مع, قل, دواء العلاج الكيميائي, يمكن للبكتيريا ثم استخدم قدرته الفطرية أن يحصل عبر المخاط وتحمل العلاج عبر, وتسليمها حيث الحاجة اليها. "هذا قد يكون وسيلة ذكية للغاية لتقديم المخدرات المستهدفة عن طريق الفم,"يقول Bansil.

مصدر: www.bu.edu, بواسطة باربرا موران