Les masses des cellules immunisées qui forment car un cachet de la tuberculose (TB) ont longtemps été vraisemblablement la voie du corps de l'essai de se protéger en murant littéralement outre des bactéries.  Mais une nouvelle étude dans la question du 9 janvier de la cellule de journal, une publication dans la presse de cellules, offre l'évidence que les bactéries de TB envoie réellement les signaux qui encouragent la croissance de ces structures organisées de granulome, et pour la bonne raison : chaque granulome sert de genre de pivot pour les anomalies infectieuses aux parties de l'infection, leur permettant d'augmenter plus loin et écarter dans tout le corps.

 » Ceci tourne fondamentalement notre arrangement des granulomes tout en désarroi, » a dit Lalita Ramakrishnan de l'université de Washington, Seattle.  Les « scientifiques ont pensé qu'ils étaient protecteurs, mais ils sont non-à mineurs pas dans l'infection tôt.  Les bactéries les utilisent pour reproduire et se diffuser. »

Non seulement les bactéries s'augmentent-elles dans le premier granulome pour former, elle a ajouté, mais certaines des cellules immunisées du fait congé de masse initial pour commencer de nouveaux granulomes ailleurs.  Ces nouveaux granulomes servent alors également d'endroits de reproduction aux bactéries.

La conclusion suggère une nouvelle avenue pour la thérapie de TB à un temps important dans la lutte contre l'infection de TB.  « Nous pourrions penser aux voies d'empêcher les granulomes qui pourraient être thérapeutiques, » Ramakrishnan avons dit.  Cela pourrait être fait l'un ou l'autre en arrêtant le signal bactérien que la formation des granulomes de dents ou en manipulant le système immunitaire humain d'une autre voie.

La » conclusion d'une nouvelle voie d'intervenir dans l'infection est particulièrement appropriée maintenant parce qu'il y a une épidémie horrible de TB résistant à la drogue, » elle a ajouté.  « Plusieurs des anomalies sont résistantes pratiquement à tout. »

Au départ de la tuberculose pulmonaire humaine, les bactéries inhalées (tuberculose de mycobactérie) est avalées vers le haut par les cellules immunisées connues sous le nom de macrophages et transportées dans le poumon.  Là, les macrophages infectés recrutent les macrophages supplémentaires et d'autres cellules immunisées aux granulomes de forme.  Sous la vue classique, ces granulomes aident à se protéger contre les bactéries, même si ils ne contiennent pas avec succès l'infection.  On les a également pensé pour former seulement après que le système immunitaire adaptatif décale dans la vitesse.

Mais l'équipe de Ramakrishnan a commencé à trouver l'évidence appelle cette vue classique dans la question en étudiant la maladie dans des embryons de zebrafish.  Puisque les embryons de zebrafish sont transparents, ils ont permis à l'équipe d'observer littéralement la prise d'infection se tenir et s'étendre en temps réel.

Leurs études d'initiale ont prouvé que, contrairement à la vue classique, les granulomes forment bien avant que l'immunité adaptative hérite le jeu, dans des jours de l'infection.  En effet, la formation des granulomes coïncide avec l'expansion des bactéries.  En outre, dans les poissons embryonnaires atteints d'un moins-virulent, la contrainte de mutant des bactéries, qui ont manqué d'un système de sécrétion connu sous le nom d'ESX-1/RD1, des granulomes n'a pas formé presque aussi bien.  Ensemble, ces résultats ont suggéré à l'équipe de Ramakrishnan que la formation de granulome fonctionne réellement pas comme une manoeuvre protectrice de la part du serveur infecté, mais plutôt comme outil bactérien pour augmenter l'infection.

Pour étudier plus plus loin dans la nouvelle étude, les chercheurs ont observé et ont mesuré les événements dans des embryons de zebrafish atteints des bactéries normales de TB et des bactéries de mutant manquant du système ESX-1/RD1.  Ils ont constaté que, une fois transporté à l'intérieur de des cellules par des macrophages, les bactéries utilisent le signal RD1 pour faire appel à de nouveaux macrophages pour venir et se déplacer dedans au granulome croissant.  Pendant que les macrophages multiples arrivent, ils efficacement trouvent et consomment infecté et les macrophages de mort à devenir se sont infectés.  Ce processus mène à un rapide, expansion itérative des macrophages infectés et des nombres de ce fait bactériens, ils enregistrent.  Le granulome primaire injecte également les granulomes secondaires pendant que les macrophages infectés partent pour d'autres parties du corps.

 » En résumé, » les chercheurs ont écrit, « nous proposons que la voie de la formation de granulome et de la diffusion bactérienne ultérieure soit basée sur les réponses de macrophage qui sont d'elles-mêmes généralement protecteurs et qui fonctionnent raisonnablement bien contre (c.-à-d.,) l'infection moins virulente RD1-deficient.  Plutôt que bloquent ces réponses de serveur, mycobactéries de RD1-competent semblent les accélérer pour transformer la réponse de granulome en outil pertinent pour la pathogénie.  Le déclenchement de l'immuno-réaction adaptative alors peut arrêter l'expansion bactérienne pas en formant des granulomes comme suggéré par le modèle classique mais en modifiant le premier granulome dans une forme d'impasse entre le serveur et le microbe pathogène. »

Quand elle prend la décision pour se réveiller et se développer, les spores bactériennes « écoutent dans » pour découvrir ce que leurs voisins font et alors ils suivent la foule, selon un nouvel état dans la question du 31 octobre de la cellule de journal, une publication dans la presse de cellules.  Bien qu'il reste beaucoup se renseigner sur la façon dont ce les travaux de processus, la découverte pourraient mener à une nouvelle sorte d'agent antimicrobien qui fonctionne pas à côté de détruire les bactéries actives, mais en maintenant dormant bactérie-qui résistent typiquement à antibiotique-inactif traditionnel.

Les chercheurs prouvent que les spores des bactéries d'un sol-logement peuvent sentir la présence de soi-disant fragments de muropeptide libérés des murs du cellule d'autres bactéries grandissantes.  Ces muropeptides agissent en tant que germinants puissants, stimulant les spores pour quitter la sûreté de leur état inactif et pour faire un aller de lui.

En tant que d'autres bactéries, y compris ceux responsables des maladies aimez la tuberculose et l'infection de staphylocoque, hébergent une version du récepteur responsable de cette capacité dans les bactéries à l'étude, les chercheurs ont dit ils pensent que le mécanisme qu'ils ont découvert s'avérera universel.

« [Du point de vue des bactéries,] la latence est un grand état, » a dit Jonathan Dworkin d'Université de Columbia.  « Elles sont invulnérables aux antibiotiques.  Si vous les maintenez dans cet état, vous ne pouvez pas les détruire mais elles ne se développent pas non plus.  D'antibiotiques les bactéries de mise à mort habituellement en empêchant un certain processus essentiel, mais si un antibiotique gardait à la place les bactéries dormantes de l'émergence, lui seraient essentiellement comme le massacre elles. »  Elles seraient coincées dans un état d'animation suspendue.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont constaté que les muropeptides dérivés des cultures des cellules croissantes stimulent la germination des spores dormantes de Bacillus subtilis.  Les bactéries diverses peuvent servir de source à ces molécules de muropeptide, mais la clé est un ingrédient simple d'acide aminé, elles a trouvé.

La capacité de spores de recevoir le signal dépend d'a eucaryotique-comme le récepteur de kinase de membrane de Ser/thr (PrkC).  En effet, une petite molécule connue pour stimuler les kinases relatives est suffisante pour susciter l'activité des spores de sommeil.  Une autre petite molécule a appelé le staurosporine, qui empêche les kinases relatives, empêche également des spores de lancer en présence du muropeptide.

Dworkin a noté que les systèmes immunitaires des animaux identifient la présence des envahisseurs étrangers d'une voie semblable, en détectant des chaînes du muropeptide (appelé les peptidoglycans).

 » L'identification des peptidoglycans est centrale à l'immunité innée, » il a dit.  « Ceci prouve que les bactéries font une chose semblable, mais pour différentes raisons. »  Son équipe est impatiente de comprendre les détails mieux pour faire la comparaison au système immunitaire comme « il peut y avoir des similitudes profondes. »

En plus de la promesse pour un nouveau type de médicament antibiotique, les nouvelles peuvent se tenir pour bénéficier l'industrie alimentaire.

Les spores bactériennes sont également un problème significatif pour la conservation des aliments, Dworkin a indiqué, parce qu'elles peuvent résister à la stérilisation par la chaleur.  « Si l'industrie alimentaire pourrait trouver des moyens de contrôler la germination de spore, ce peut être juste comme bonne que le massacre ils, » il a indiqué.

La recherche, éditée dans la question d'octobre de la Science prestigieuse de journal international, détails comment une molécule énorme appelée un stressosome protège les cellules bactériennes contre l'effort et le danger externes.

Scientifiques de l'université de Newcastle en Australie, et université de Newcastle et université impériale au Royaume-Uni, collaboré sur la découverte.

Le professeur agrégé Peter Lewis de la faculté de la technologie informatique de la Science et à l'université de Newcastle en Australie a dit jusqu'ici, les chercheurs n'avaient pas entièrement compris comment les bactéries ont répondu au danger d'effort et de potentiel.

« Il est important de comprendre les modifications qui se produisent quand les bactéries sont sous l'effort car c'est le point auquel elles sont susceptibles de devenir les plus infectieuses.

« Les molécules de protéine qui composent le stressosome sont trouvées dans un éventail très de bactéries.  Certaines de ces bactéries entraînent les maladies telles que la listériose qui a une cadence de mortalité de 30 pour cent, et la mélioïdose qui a une cadence de mortalité aussi haut que 90 pour cent et est un problème de santé significatif en Australie nordique et en Asie du sud-est.

« Avec des bactéries devenir de plus en plus résistant aux antibiotiques, comprenant comment la réponse d'effort est commandée pourrait mener au développement des drogues qui aident à empêcher l'infection bactérienne de se produire. »

L'auteur important du papier de la Science, professeur Rick Lewis d'université de Newcastle au Royaume-Uni, a dit les techniques d'inauguration utilisées par équipe pour observer les stressosomes.  Des techniques de microscopie électronique ont été développées par professeur Marin van Heel de l'université impériale et le professeur agrégé Peter Lewis a développé les techniques de formation image de microscopie de fluorescence.

« Nous avons su que quand des bactéries ont été soumises à une contrainte, un signal d'alarme serait envoyé de la surface à l'intérieur de la cellule.  Le stressosome répondrait alors en déclenchant de nouvelles protéines dans la cellule pour réagir à l'effort.

« Notre dernier travail a indiqué la structure et le nombre de stressosomes par cellule.  Ceci nous a aidés à comprendre à quelle rapiditè les stressosomes répondent aux efforts externes et préparent la cellule pour s'adapter aux changements de son environnement et pour assurer sa survie. »

Il n'y a aucun probiotics d'évidence peut soulager les symptômes de l'eczéma, mais il y a de l'évidence qu'ils peuvent de temps en temps entraîner des infections et étriper des problèmes.  Ces résultats de la bibliothèque de Cochrane viennent à un moment où l'utilisation du probiotics de traiter l'eczéma augmente.

L'eczéma est un état de peau irritant qui affecte plus de 1 dans 20 personnes à un moment donné en leurs vies et est particulièrement commun chez les enfants.  Sa cause est complexe et pas puits comprise, mais les victimes ont différentes bactéries dans leurs entrailles comparées aux personnes inchangées.  En conséquence, quelques nutritionnistes ont proposé que la consommation des bactéries de phase d'étriper-logement, comme ceux trouvés dans les yaourts probiotic et quelques formules infantiles, pourrait être salutaire.

« Quelques médecins recommandent le probiotics comme traitement bon marché pour l'eczéma, mais après avoir effectué une revue systématique que nous n'avons trouvé aucune évidence qu'ils travaillent pour traiter l'eczéma, » dit le chercheur Robert Boyle de fil de sortie de l'université impériale, Londres, R-U.

Les chercheurs de Cochrane ont regardé 12 études qui ont ensemble fait participer 781 enfants diagnostiqués de l'eczéma.  Ces études ont comparé la sévérité de la maladie chez les enfants donnés les bactéries de phase à la sévérité dans ceux donnés un placebo.  Les chercheurs ont constaté que le probiotics n'a apporté aucune amélioration significative de santé.  Des bactéries semblables ont été données à travers toutes les études, ainsi les chercheurs ne pourraient pas éliminer la possibilité que d'autres contraintes pourraient être salutaires.  D'ailleurs ils ont trouvé que cela dans des études séparées on avait enregistré que 46 patients souffrent des effets secondaires d'utiliser le probiotics, y compris l'infection et les dommages d'entrailles.

« Il n'y a aucune évidence que le probiotics sont un traitement valable pour l'eczéma, et ils peuvent être nocifs pour certains groupes de personnes, » dit Boyle.  « Cependant, d'autres études de nouveau probiotics sont nécessaires, parce qu'il est possible que les différents types de probiotics qui n'ont pas été encore étudiés dans le traitement d'eczéma pourraient être plus pertinents. »

Les produits chimiques employés dans l'environnement pour détruire des bactéries ont pu les rendre plus fortes, selon un document édité dans la question d'octobre de la microbiologie de journal.  Les niveaux bas de ces produits chimiques, appelés les biocides, peuvent faire Staphylococcus aureus potentiellement mortel de bactérie retirer les produits chimiques toxiques de la cellule plus efficacement, potentiellement la rendant résistante à être détruit par quelques antibiotiques.

Des biocides sont employées en désinfectants et antiseptiques pour détruire des microbes.  Elles sont utilisées généralement dans les environnements familiaux d'hôpital de nettoyage et, le matériel médical de stérilisation et la peau décontaminante avant chirurgie.  À la force correcte, les biocides détruisent des bactéries et d'autres microbes.  Cependant, si des niveaux plus bas sont utilisés les bactéries peuvent survivre et devenir résistantes au traitement.

Les « bactéries comme Staphylococcus aureus font les protéines qui pompent beaucoup de différents produits chimiques toxiques hors de la cellule pour gêner leurs effets antibactériens, » ont dit Dr. Glenn Kaatz du service du centre médical d'affaires de vétérans à Detroit, Etats-Unis.  « Ces pompes de flux peuvent retirer des antibiotiques de la cellule et avoir été affichées pour rendre des bactéries résistantes à ces drogues.  Nous avons voulu découvrir si l'exposition aux biocides pourrait également rendre des bactéries résistantes à être détruit par l'action des pompes de flux. »

Les chercheurs ont exposé s.doré Pris du sang des patients à de basses concentrations de plusieurs biocides et colorants, qui sont également utilisés fréquemment dans les hôpitaux.  Ils ont regardé l'effet de l'exposition sur les bactéries et ont constaté que les mutants qui font plus de flux pompe que normale ont été produits.

« Nous avons constaté que l'exposition à de basses concentrations d'une série de biocides et colorants a eu comme conséquence l'aspect des mutants résistants, » avons dit Dr. Kaatz.  « Le nombre de pompes de flux dans les bactéries a augmenté.  Puisque les pompes de flux peuvent également débarrasser la cellule de quelques antibiotiques, les bactéries pathogènes avec plus de pompes sont une menace pour des patients car elles pourraient être plus résistantes au traitement. »

Si des bactéries qui vivent dans les environnements protégés sont exposées aux biocides à plusieurs reprises, par exemple pendant le nettoyage, elles peuvent accumuler la résistance aux désinfectants et aux antibiotiques.  De telles bactéries ont été affichées pour contribuer aux infections hôpital-saisies.

Les « scientifiques essayent de développer des inhibiteurs des pompes de flux.  Les inhibiteurs pertinents réduiraient la probabilité des mécanismes de résistance supplémentaire émergeant dans les bactéries, » a dit Dr. Kaatz.  « Malheureusement, les inhibiteurs évalués jusqu'ici ne travaillent pas sur un éventail de microbes pathogènes ainsi ils ne sont pas idéaux pour empêcher la résistance. »

« L'utilisation soigneuse des antibiotiques et l'utilisation des biocides qui ne sont pas connues pour être identifiées par des pompes de flux peuvent réduire la fréquence à laquelle des contraintes résistantes sont trouvées, » ont indiqué Dr. Kaatz.  « Alternativement, la combinaison d'un inhibiteur de pompe avec un agent ou une biocide antimicrobien réduira l'apparition de telles contraintes et de leur incidence clinique. »

Le centre de commande de crise du `des cellules de bactéries a été pour la première fois oscillation observée dans l'action pour protéger la cellule contre l'effort et le danger externes, selon la nouvelle recherche dehors aujourd'hui (3 octobre) en la Science.

L'équipe de recherche derrière l'étude d'aujourd'hui dit que cela découvrant exactement comment les bactéries répondent et s'adaptent aux efforts et aux dangers soit important parce qu'il promouvra leur arrangement des mécanismes de base de survie de certaines des organizations les plus résilientes et les plus robustes sur terre.

Le centre de commande de crise en certaines cellules de bactéries est une grande molécule, doublée un 'stressosome par les scientifiques derrière la recherche d'aujourd'hui.  Ces cellules ont environ 20 stressosomes flotter autour à l'intérieur de eux, et bien que les scientifiques aient su ils ont joué un rôle important en réponse des cellules aux situations stressantes, les complexités de ce processus n'avaient pas été entièrement compris jusqu'ici.

Si une cellule de bactéries se trouve dans une situation dangereuse par exemple, si la température ou la salure des niveaux dangereux de portée de l'environnement des bactéries qui menacent la survie des bactéries - un signal d'alarme de la surface des cellules est transmise dans la cellule.

Utilisant des techniques de formation image de microscopie électronique de tranchant les auteurs de la nouvelle recherche ont observé que les stressosomes reçoivent ce signal d'alarme, et dans la réponse plusieurs protéines ont appelé la rupture de RSBT à partir du grand stressosome.  Ce point d'interruption déclenche une cascade de signaux dans la cellule qui résulte dans plus de 150 protéines étant des protéines produites qui permettent à la cellule de s'adapter, réagir et survivre dans son nouvel environnement.

Professeur Marin van Heel du service de Londres impériale d'université des sciences de la vie, un des auteurs correspondants de l'étude, explique : « La cascade d'événements à l'intérieur des cellules de bactéries qui se produit en raison des stressosomes recevant les signaux d'alarme mène aux gènes particuliers à l'intérieur de la cellule étant transcrite plus.  Ceci signifie que quelques gènes déjà actifs à l'intérieur de la cellule sont up tourné par `de sorte que les niveaux des protéines particulières dans la cellule augmentent.  Ces modifications au maquillage de protéine de la cellule lui permettent de survivre dans un environnement hostile ou provocant. »

Dr. Jon Marles-Wright d'université de Newcastle dit : « Notre travail prouve que les cellules répondent aux signaux tout comme un gradateur sur un commutateur léger.  Maintenant nous serons bâtiment sur ceci pour établir comment des commandes de nature ce plus faible commutateur.  Nous n'aurions pas pu mener à bien ces travaux sans accès à la source lumineuse de synchrotron de diamant qui nous a permise d'examiner les structures de différentes protéines stressosome à la résolution atomique. »

Dr. Tim Grant, un de chercheurs doctoraux de poteau impérial, ajoute que la clé au succès des cellules de bactéries à la survie dans les environnements en pleine mutation est leur réponse prompte : « Les stressosomes des cellules sont très bons à leur travail en tant que centres de commande de crise parce qu'ils fournissent une réponse pertinente très rapide au danger.  La réaction en chaîne qu'ils démarrent produit des résultats vraiment rapidement qui permet à des bactéries de s'adapter aux changements de leurs environnements presque instantanément. »

L'équipe prévoit maintenant de rassembler des données très de haute résolution du complexe stressosome sur le microscope électronique du plus nouveau cryo à haute résolution du monde, le FEI « KRIOS » qui a été juste installé dans l'institut maximum de Planck dans Martinsried, Allemagne.  L'amélioration de la résolution de la structure stressosome par un facteur de deux mènera à la résolution un intervalle normalement seulement possible par la cristallographie de X-ray et permettra aux chercheurs de voir directement les composants d'acide aminé de ce complexe fascinant.

Pendant que le coléoptère méridional de pin se déplace par les tunnels ennuyeux de forêt à l'intérieur de l'écorce des arbres, elle amène avec elle un aide et un concurrent.  L'aide est un mycète ce les usines d'insecte à l'intérieur des tunnels comme nourriture pour ses jeunes.  Mais également la monte le long est une minuscule, faisant de l'auto-stop les acarides, qui portent de même un mycète pour alimenter ses propres larves.

Maintenant l'image de cet agencement particulier et millénium-vieil s'est développée bien plus curieuse.  Écrivant dans la question du 3 octobre de la Science, une équipe de chercheurs enregistre que le coléoptère de pin arme un deuxième micro-organisme - une bactérie connue sous le nom d'actinomycète - pour protéger son mycète contre celui de concurrence des acarides.  Ce qui est plus, la bactérie fait ainsi en utilisant un antibiotique qui est tout neuf à la science.

L'isolement du composé antifongique original - mycangimycin doublé pour les compartiments spécialisés, ou mycangia, dans lequel les coléoptères portent leurs mycètes et bactéries - augmenter la possibilité intrigante que d'autres telles découvertes pourraient suivre.

« Il y a peut-être 10 millions d'espèces des insectes sur la planète, » dit l'université du biologiste de Wisconsin-Madison et de l'expert en matière évolutionnaires de symbiose, Cameron Currie, qui a mené l'étude avec le chimiste Jon Clardy d'Université de Harvard.  « Ainsi, si les insectes s'associent aux actinomycètes comme le ce plus généralement, puis il y a potentiellement un nombre important de nouveaux endroits à les explorer. »

La réalisation n'a pas pu venir à un meilleur temps.  Historiquement, la plus grande source des antibiotiques dans le monde a été les actinomycètes, particulièrement membres du genre streptomyces.  Mais ces dernières années, le nombre de nouveaux composés avec succès d'isolement dans ces organizations - et en effet de tous les microbes - a diminué, même pendant que la résistance aux antibiotiques existants a écarté.

Si les associations symbiotiques terminent être en hausse un trésor de trésor de nouveaux antimicrobiens et d'autres agents utiles reste à voir.  Mais il est prometteur pour voir des insectes appareiller vers le haut avec des actinomycètes.

Les « actinomycètes sont très attrayants probable dans ces situations en raison de leurs capacités antibiotique-productrices efficaces, » dit l'étudiant de troisième cycle d'UW-Madison, Jarrod Scott, qui fonctionne avec Currie.  « Plus ou moins de la même façon ce nous identifions la puissance de ces micro-organismes, je pensons d'autres organizations, dans un sens évolutionnaire, avons également identifié leur puissance. »

Currie a également la bonne raison de suspecter que ces interactions soient répandues.  Dans les années 90, il était le premier pour découvrir qu'une fourmi mycète-agricole, le feuille-coupeur, avait l'habitude un actinomycète pour protéger sa collecte fongique contre un moule parasite.  Cela l'a obtenu pensant à l'importance des parasites et de la maladie dans l'évolution de toutes les organizations, et comment ces pressions ont pu avoir mené beaucoup d'insectes s'associer aux microbes salutaires comme défense.

Au delà des fourmis de feuille-découpage et des coléoptères de pin, un autre exemple de ce type de rapport est maintenant établi.  « Mais il n'a pas été systématiquement examiné, » dit Currie.  « Si nous commençons réellement à regarder, nous pouvons trouver ces associations pour être très communs. »

Qu'un des ennemis les plus dévastateurs du pin aux Etats-Unis et au Mexique méridionaux se fonde tellement fortement sur une bactérie semble incroyable, mais c'est avec précision la caisse pour le coléoptère méridional de pin.  Si le mycète du coléoptère, Entomocorticium, est devenu trop grand pour par l'associé fongique des acarides, Ophiostoma, les larves de coléoptère mourra de faim.  La possession Ophiostoma en test est donc devenue le travail de l'actinomycète.

Ce qui est intéressant au sujet du petit antibiotique de molécule qu'il produit, bien que, soit qu'il ne semble pas viser Ophiostoma spécifiquement.  Les chercheurs à la place Entomocorticium suspect a développé de la résistance avec le temps, dit Scott, lui permettant de survivre aux mêmes basses doses d'antibiotique qui éliminent son concurrent.

Ceci suggère que l'antibiotique pourrait avoir l'activité de large-spectre contre d'autres mycètes et des parasites, une possibilité que l'équipe étudie maintenant.  Et la découverte d'un composé antifongique original est particulièrement passionnante parce que plusieurs de ces agents peuvent servir à double vocation de drogues anticancéreuses, dit Currie.

Mais pour lui et Scott, les plus grands résultats seraient une identification plus large des microbes cruciaux de rôle jouent dans les vies de tous les plantes et animaux, pas juste comme des parasites, mais fréquemment comme associés.

Les « organizations comme le pin que le coléoptère ne pourrait pas faire ce qu'elles font sans microbes, » indique Scott.  « Ainsi, nous sommes intéressés par les micro-organismes comme base de leur succès.

Les chercheurs de la Faculté de Médecine de Harvard et de l'université du Madison-Wisconsin ont découvert comment les coléoptères et les bactéries forment un symbiotique et le rapport-un mutualistic ce a finalement comme conséquence la destruction des forêts de pin.  En outre, ils ont identifié la molécule spécifique qui pilote ce phénomène entier.

Le contexte de cette découverte peut facilement être imaginé comme arc d'histoire qui inclut certains des caractères et des appui verticaux les plus peu probables.

Configuration : L'intérieur d'un arbre de pin.

Présentez le protagoniste : Le coléoptère de pin, ennuyant sa voie par l'écorce, un arthropode de cinq millimètres prêt à entrer dans le travail et à pondre quelques cent oeufs.  Remplié dedans un compartiment spécialisé de mémoire dans son interpréteur de commandes interactif, le coléoptère a un approvisionnement prêt en spores pour Entomocorticium, un aliment de bébé fongique nourrissant pour les larves gestating du coléoptère.

Présentez l'antagoniste : Les acarides, un intrus microscopique qui a secrètement accroché un tour sur le coléoptère.

Conflit : À l'insu du coléoptère de pin de mère, les acarides ont le snuck dans un approvisionnement en Ophiostoma sans, les mycètes pathogènes qui peuvent éliminer l'approvisionnement entier en nourriture fongique de larves.  Les acarides libèrent cette toxine.

Apogée : Les coléoptères de bébé mourront-ils de la famine ?

Résolution : Attrapant les acarides outre de garder-comme bons en tant que scientifiques entreprenant l'étude ! - le coléoptère de mère est prêt avec des actinomycètes, des bactéries qui neutralise les mycètes toxiques au moyen d'un acide gras minuscule.

Conclusion : Tandis que les actinomycètes sauve les coléoptères de bébé de certaine famine, l'Entomocorticium larve-amical se ramollit vers le haut du pin, permettant aux coléoptères de débutant de manger non seulement les mycètes mais l'arbre lui-même.  Bientôt, les jeunes coléoptères partent pour commencer leurs nouvelles vies.  Le coléoptère de mère recueille vers le haut l'approvisionnement restant en Entomocorticium et têtes pour un autre arbre.  Les coléoptères vivent, et les acarides infernaux sont contrecarrés.

Fin de surprise : Les casseroles d'appareil-photo soutiennent, et nous nous rendons compte rapidement que le succès des coléoptères a coûté à l'arbre sa vie.  Une vue aérienne indique des milles et les milles de forêt morte de pin, et, car la piste sonore sinistre implique, une masse de coléoptères de pin continueront de se déplacer de l'arbre à l'arbre quittant les forêts ravies dans leur sillage.

« Ainsi vous avez un coléoptère, des acarides, un arbre, deux genres de mycètes, et une bactérie, » dit Jon Clardy, professeur de Faculté de Médecine de Harvard de biochimie et de pharmacologie moléculaire qui, avec Cameron Currie de l'université du Madison-Wisconsin, est auteur Co-aîné sur l'étude.  La « découverte de cette bactérie particulière, et de la molécule active, a ajouté la dimension moléculaire à cette écologie chimique de ce système multilatéral complexe.  Elle met en valeur l'importance des bactéries des voies au lequel les gens ne pensent pas vraiment même. »

Les résultats seront édités dans la question du 3 octobre de la Science.

Le travail au sol pour cette étude a commencé en 1999 où Currie a édité un document expliquant comment les fourmis de leafcutter négocient leur environnement fongique par des bactéries.  Suspectant que ce phénomène puisse être commun dans tout le règne animal, Currie s'est associé à Clardy pour examiner le coléoptère de pin.

Les coléoptères de pin sont comme peu d'ingénieurs d'horizontal, forant par l'écorce et dans des arbres de pin, utilisant le mycète pour créer un environnement dans lequel pour pondre leurs oeufs.  En raison de cette activité, des milliers de milles d'arbres sont détruits tous les ans, souvent ayant pour résultat les incendies de forêt répandus.  Des régions telles que le Canada occidental sont en particulier affectées par ceci.

Les experts ont su que juste comme les fourmis mycète-croissantes, les coléoptères de pin emploient également le mycète pour alimenter leurs larves, et qu'ils sont souvent parvenus à éviter les affects défavorables des mycètes pathogènes souvent présents dans l'arbre.  Mais le moyen précis par lequel ils agissent l'un sur l'autre avec les microbes fongiques n'a été jamais expliqué.

Currie et aide Jarrod Scott de recherches ont découvert que le coléoptère porte des bactéries dans un compartiment spécialisé, et après qu'une série d'expériences a constaté que les bactéries ont produit un agent antifongique qui a détruit le snuck pathogène de mycètes dedans par les acarides de infraction.

Afin de fouiller plus profond dans la façon dont les bactéries fonctionne, le Coup-Chan oh, un chercheur post-doctoral dans le laboratoire de Faculté de Médecine de Harvard de Clardy, a utilisé une série d'outils de laboratoire, tels que des techniques et la chromatographie de résonance magnétique nucléaires, à localisent la molécule et identifient sa structure.  La molécule s'avère être un genre d'acide gras.

« Il apparaît clairement que les rapports symbiotiques entre les plantes, les animaux, et les microbes sont essentiels pour la diversification de la vie et l'évolution des organizations, » dit Currie.  « C'est un exemple d'un système où nous avons des perspicacités dans l'importance de la diversité des microbes.  Nous croyons que ce type de mutualisme est répandu. »

En outre, les chercheurs suspectent que cette association représente une source des petites molécules qui peuvent être utilisées dans la médecine.

« Cette molécule est la nature antifongique, » dit Clardy, « et lui regarde comme il y a beaucoup d'ils. »

C'est particulièrement significatif, puisque les infections fongiques pathogènes dans les personnes sont un souci important de santé.  Ces infections sont souvent mortelles, et à l'heure actuelle, médicament fiable pour elles n'existe pas.  Ici, cependant, nous avons un exemple d'invalider avec succès d'antibiotique les mycètes puissants.

« Cette molécule particulière est trop instable pour être un candidat viable, » dit Clardy.  « Toujours, nous devons étudier comment il détruit des mycètes, apprenons les mécanismes.  Nous pouvons examiner d'autres génomes bactériens et étudier d'autres processus antifongiques. »

Suspecter que ce dynamique symbiotique soit bien plus la règle que l'exception, Clardy et Currie étudient d'autres espèces d'insecte aussi bien pour voir comment l'universel cet « arc d'histoire » est.

Oliver Söhnlein et collègues, chez le Karolinska Institutet, la Suède, ont identifié une nouvelle fonction pour un certain nombre de protéines sécrétées par les cellules immunisées humaines connues sous le nom de neutrophiles ou PMNs : ils améliorent la prise des bactéries par d'autres cellules immunisées (connues sous le nom de macrophages) que soyez capable de détruire les microbes.

Dans l'étude, des protéines sécrétées par PMNs humain, spécifiquement les HBP et les HNP1-3, se sont avérés pour améliorer la capacité in vitro des macrophages d'humain et de souris de prendre des bactéries enduites dans la molécule immunisée IgG. Mécaniste, HBP et HNP1-3 ont lancé les macrophages pour sécréter les facteurs solubles qui, à leur tour, ont induit les macrophages exprimer les protéines auxquelles IgG peut lier (CD32 et CD64). Les auteurs proposent donc que HBP et HNP1-3 sécrétés par PMNs aient un rôle dans des infections bactériennes d'effacement.

Levure, le micro-organisme essentiel pour la fermentation dans le brassage de la bière, hydrates de carbone de convertis dans l'alcool et d'autres produits qui influencent l'aspect, l'arome, et le goût.  Dans une étude aujourd'hui en ligne édité dans la recherche de génome, chercheurs ont identifié les origines genomic de la levure Saccharomyces pastorianus de bière blonde allemande, qui pourrait aider des brasseurs à améliorer la commande le procédé de brassage.

Pour des milliers d'années, le bière-type bières ont été brassés avec saccharomyces cerevisiae (de brasseur ou la levure du boulanger).  En revanche, la bière blonde, qui utilise des fermentations a effectué à une température beaucoup plus basse que pour la bière anglaise, est une boisson alcoolisée plus développée récemment, apparaissant en Bavière près de la fin des Moyens Âges.  La bière blonde a gagné la popularité mondiale commençant vers la fin des 1800s, quand l'arrivée de la réfrigération a rendu des fermentations à basse température pendant toute l'année possibles.  Saccharomyces pastorianus, la levure utilisée en bière blonde allemande brassant, est une organization « hybride » de deux espèces, de saccharomyces bayanus et de S. de levure cerevisiae.  On le pense que les contributions des deux espèces de parent ont eu comme conséquence une organization capable dehors-concurrencer d'autres levures pendant les fermentations à froid de bière blonde allemande.

Bien que les premiers brasseurs aient compris cela les différents états de brassage produiraient une seule bière, les scientifiques déverrouillent maintenant les différences génétiques entre les contraintes de levure qui produisent la variation de la saveur, de la couleur, et de l'arome.  En comparant les propriétés genomic des contraintes de levure échantillonnées des brasseries autour du monde, jeu rouleau-tambour.  Barbara Dunn et Gavin Sherlock d'Université de Stanford ont mesuré la contribution génétique des levures de parent aux contraintes du S. pastorianus et ont indiqué de nouvelles perspicacités dans les événements qui ont provoqué l'évolution de la levure de bière blonde allemande.

Étonnant, les chercheurs ont trouvé que l'évidence que les contraintes pastorianus de S. ont utilisée par des brasseurs aujourd'hui ne peut pas avoir résulté d'un événement simple d'hybridation, comme a été précédemment cru.  « Il y avait deux origines indépendantes des contraintes pastorianus existantes d'aujourd'hui de S., » a dit Sherlock.  « Il est probable que chacun de ces groupes ait dérivé les parties cerevisiae de S. de leurs génomes des levures distinctes mais relatives de bière anglaise, et que ces hybrides normaux ont été alors choisis par des brasseurs dus à leurs capacités de fermenter aux températures froides. »

Tandis que ce travail identifiait deux groupes distincts de S. pastorianus, Sherlock a noté qu'ils ont observé la variation et la flexibilité génétiques significatives dans les groupes aussi bien.  Dunn et Sherlock ont spéculé cette flexibilité genomic ont pu avoir des implications pour les seules propriétés de chaque bière de brasseur.  « Le fait que les levures de bière blonde allemande d'isolement dans différentes brasseries chacune semblent avoir un seul maquillage genomic peut indiquer que les levures s'adaptent aux conditions spécifiques à chaque brasserie, » Dunn expliqué.

En outre, ce travail prépare le terrain pour la caractérisation des caractères génétiques spécifiques de chaque contrainte qui pourraient faciliter le procédé de brassage.  « Notre découverte que les seules structures genomic peuvent être caractéristiques à chaque type de brasserie et/ou de bière pourrait mener aux perspicacités sur la façon dont contrôler directement la saveur et l'arome en bière, » a dit Dunn.

La maladie cardiaque est la principale cause du décès dans le monde entier.  Cependant, beaucoup de personnes avec la maladie cardio-vasculaire n'en ont aucun des facteurs de risque communs tels que fumer, obésité et riche en cholestérol.  Maintenant, les chercheurs ont découvert un nouveau lien entre la maladie de gomme et la maladie cardiaque qui peuvent aider à trouver des moyens de sauver les vies, scientifiques entendus aujourd'hui (mardi 9 septembre 2008) à la société pour la réunion de l'automne de la microbiologie générale étant tenue cette semaine à l'université de trinité, Dublin.

Ces dernières années des infections chroniques ont été associées à une maladie qui des causes « furring » des artères, appelé l'athérosclérose, qui est la cause principale des crises cardiaques.  La maladie de gomme est l'une des infections les plus communes des humains et il y a maintenant plus de 50 études joignant la maladie de gomme avec la maladie cardiaque et la rappe.

« Un certain nombre de théories ont été proposées pour expliquer le lien entre l'infection orale et maladie cardiaque, » a dit professeur Greg Seymour de l'université d'Otago Dunedin, Nouvelle Zélande.  « Un de ces derniers est que certaines protéines des bactéries lancent l'athérosclérose et l'aident pour progresser.  Nous avons voulu voir si c'est le cas, ainsi nous avons regardé le rôle des protéines de choc de la chaleur. »

Des protéines de choc de la chaleur sont produites par des bactéries aussi bien que des animaux et des plantes.  Elles sont produites après que des cellules soient exposées à différents genres de conditions d'effort, telles que l'inflammation, les toxines, la famine et l'oxygène et la privation de l'eau.  Pour cette raison, des protéines de choc de la chaleur désigné également sous le nom des protéines du stress.  Elles peuvent fonctionner comme molécules de chaperone, stabilisant d'autres protéines, aidant à les plier et à les transporter à travers des membranes de cellules.  Certains également lient aux antigènes étrangers et les présentent aux cellules immunisées.

Puisque des protéines de choc de la chaleur sont produites par des humains aussi bien que des bactéries, le système immunitaire peut ne pas pouvoir différencier entre ceux du corps et ceux des microbes pathogènes de envahissement.  Ceci peut mener le système immunitaire lancer une attaque sur ses propres protéines.  « Quand ceci se produit, les globules sanguins blancs peuvent s'accumuler dans les tissus des artères, entraînant l'athérosclérose, » a dit professeur Seymour.

« Nous avons trouvé les globules sanguins blancs appelés les cellules de T dans les lésions des artères dans les patients affectés par l'athérosclérose.  Ces cellules de T pouvaient lier pour accueillir des protéines de choc de la chaleur aussi bien que ceux des bactéries qui entraînent la maladie de gomme.  Ceci suggère que la similitude entre les protéines pourrait être le lien entre l'infection et l'athérosclérose orales, » a dit professeur Seymour.

Cette imitation moléculaire signifie que quand le système immunitaire réagit à l'infection orale, elle attaque également des protéines de serveur, entraînant la maladie artérielle.  Ces résultats ont pu fondamentalement changer la politique sanitaire, mettant en valeur l'importance de la santé orale adulte en santé et bien-être globaux : la commande de la maladie de gomme devrait être essentielle en réduisant le risque de maladie cardiaque.

« C'est une étape significative vers un arrangement plus complet de maladie cardiaque et améliorant le traitement et les thérapies préventives, » a dit professeur Seymour.  « Un arrangement de tous les facteurs de risque possibles a pu aider plus bas le risque de développer la maladie cardiaque et mener à un changement crucial de fardeau de la maladie. »

Les bactéries ont trouvé dans des segments de mémoire de compost capable convertir la fibre d'usine de rebut en éthanol pourraient par la suite fournir vers le haut de 10% des besoins de carburant du transport du R-U, scientifiques entendus aujourd'hui (mardi 9 septembre 2008) à la société pour la réunion de l'automne de la microbiologie générale étant tenue cette semaine à l'université de trinité, Dublin.

Les chercheurs de Guildford, R-U, ont avec succès développé une nouvelle contrainte des bactéries qui peuvent décomposer la paille et la perte agricole d'usine, les découpages domestiques de haie, les règlages de jardin et les ébrèchements de carton et en bois et d'autres déchets municipaux pour les convertir toutes en carburants renouvelables utiles pour l'industrie de transport.

« Le bioéthanol produit dans notre processus peut être mélangé avec l'essence existante pour réduire les émissions de gaz participant à l'effet de serre globales, aider à aborder le réchauffement global, réduire la dépendance sur les cibles nationales et internationales étrangères d'huile et de rassemblement d'aide pour l'énergie renouvelable, » a dit Paul Milner, gestionnaire de développement de fermentation d'énergies renouvelables Ltd de TMO, basé en parc de recherche de Surrey, Guildford.

La nouvelle contrainte des bactéries permet à l'éthanol d'être produit beaucoup plus efficacement et à bon marché que dans la fermentation levure-basée traditionnelle, qui est basée sur le procédé de bière-brassage et forme la base pour la plupart de production commerciale actuelle de bioéthanol.

« La production conventionnelle d'éthanol est grande consommatrice d'énergie, chère, et longue car le malt d'orge ou tout autre matériel étant les besoins brassés d'être réchauffés comme une mâche dans le traitement préparatoire de matière de base.  Alors elle est sensiblement refroidie de celle à hautes températures à une plus basse température pour la fermentation de par levure, seulement pour être réchauffée quand elle plus tard est distillée dans l'éthanol.  Notre processus est beaucoup plus de rendement optimum. »  A dit Paul Milner.

Les microbiologistes de TMO ont examiné des milliers de différents types sauvages de bactéries, recherchant un qui pourrait survivre à des températures et qui a aimé alimenter outre d'une large variété de matières premières d'usine.

« Nous avons trouvé quelques bactéries attirées par la chaleur dans un segment de mémoire de compost, du famille de Geobacillus, qui en leur acide lactique de produit sauvage de forme comme sous-produit de la synthèse de sucre quand ils décomposent la biomasse, » a dit Paul Milner.  « Nous avons modifié leur métabolisme interne, les adaptant pour produire des quantités substantielles d'éthanol à la place ».

« Notre nouveau micro-organisme, appelé le TM242, peut efficacement convertir les sucres de long-chaîne des matériaux boisés de biomasse en éthanol.  Cette bactérie thermophile fonctionne à températures élevées de 60oC-70oC et assimile un éventail de matières de base très rapidement, » a dit Paul Milner.

Les scientifiques estiment qu'environ 7 millions de tonnes de paille en surplus sont disponibles au R-U chaque année.  La transformation de elle en éthanol a pu substituer 10% du carburant d'essence utilisé dans ce pays.  « Pendant que notre processus utilise les déchets agricoles tels que la paille, le bois, le papier et les usines et toute autre fibre cellulosique des déchets municipaux domestiques et, il fournit des indemnités environnementales et économiques sensiblement plus grandes que les combustibles organiques collecte-dérivés que certains croient ont contribué aux plus grands prix de la nourriture de base dans tant de pays, » ont dit Paul Milner.

« Nous avons récemment terminé commissionner le service cellulosique de démonstration d'éthanol des R-U d'abord - un juste d'une poignée mondiale, » a indiqué Paul Milner.  « Nous recherchons constamment de nouvelles, meilleures voies de produire des combustibles organiques.  Nous croyons également que notre processus peut être employé avec succès au delà des combustibles organiques pour produire d'autres produits chimiques et ingrédients de haute valeur de drogue qui sont actuel dérivés de l'huile. »

Les substances dans la promesse d'exposition de marijuana pour des infections bactériennes extrêmement résistant à la drogue de combat, y compris de soi-disant « superbugs, » sans entraîner les effets de humeur-modification de la drogue, les scientifiques en Italie et le Royaume-Uni enregistrent.  Sans compter que servir de drogues d'infection-combat, les substances pourraient également fournir une alternative plus favorable à l'environnement aux substances antibactériennes synthétiques maintenant employées couramment dans des éléments de soin personnel, y compris des savons et des produits de beauté, elles indiquent.  Leur étude est programmée pour l'édition septembre de 26 du journal mensuel d'ACS des produits naturels.

Dans la nouvelle étude, Giovanni Appendino et les collègues précisent que les scientifiques ont su pendant des années que la marijuana contient les substances antibactériennes.  Cependant, peu de recherche a été faite sur ces ingrédients, y compris des études sur leur capacité de combattre des infections résistant aux antibiotiques, les scientifiques disent.

Pour combler cet intervalle, les chercheurs ont testé cinq ingrédients importants de marijuana nommés des cannabinoids sur différentes contraintes de Staphylococcus aureus méthicilline-résistant (MRSA), un « superbug » de plus en plus résistant aux antibiotiques.  Chacune des cinq substances a affiché l'activité efficace de germe-massacre contre ces contraintes résistant à la drogue, de même qu'ont fait quelques cannabinoids non-natural synthétiques, ils indiquent.  Les scientifiques ont également prouvé que ces substances semblent détruire des bactéries par différents mécanismes que les antibiotiques conventionnels, les faisant plus probablement pour éviter la résistance bactérienne, la note de scientifiques.  Au moins deux des substances n'ont aucun effet de humeur-modification connu, suggérant qu'ils pourraient être développés en drogues marijuana-basées sans entraîner une « haute. »

Une petite molécule qui verrouille une enzyme essentielle sous une forme inactive pourrait forme jour la base d'une nouvelle classe des antibiotiques imbattables et spécifiques à l'espèce, selon des chercheurs au centre de Cancer de chasse de Fox.

Leurs résultats, mis en valeur sur la couverture de la question du 23 juin de la chimie et de la biologie de journal, tirent profit d'un corps naissant de la science concernant des protéines de « morpheeins » - faites à partir des différents composants qui sont capables de se modifier spontanément dans différentes formes dans les cellules vivantes.

Les chercheurs ont découvert une petite molécule, qu'ils ont nommée morphlock-1, des grippages la forme inactive d'une protéine connue sous le nom de synthase de porphobilinogen (PBGS), une enzyme employée par presque toutes les formes de la vie cellulaire.  La forme de fonctionnement de PBGS est établie de huit éléments identiques - dans ce qui s'appelle une configuration d'octamer - et est essentielle parmi presque toutes les formes de la vie dans les processus qui permettent à des cellules d'utiliser l'énergie.  L'autre configuration est faite de six parts - ou une configuration de hexamer - et sert de mode « de réserve » à la protéine.

« Pendant que le nom suggère, morphlock-1 verrouille essentiellement la configuration de hexamer sur l'endroit, empêchant ses sous-unités de protéine de modifier dans l'assemblage actif, » dit le principal enquêteur Eileen Jaffe, Ph.D, un membre expérimenté de chasse de Fox.  La « optimisation des morpheeins dans des leurs assemblages inactifs fournit une approche entièrement nouvelle à la découverte de drogue. »

Tandis que leur étude était réalisée utilisant une usine-version de pois de PBGS, les chercheurs ont la raison de croire que le principe pourrait s'appliquer aux versions bactériennes de PBGS aussi bien.  « Utilisant morphlock-1 comme base, nous recherchons à l'amende - accordez la molécule de sorte qu'elle bloque juste la version bactérienne de l'enzyme de PBGS, » Jaffe dit.

« Puisque PBGS est si crucial pendant la vie, la partie de l'enzyme où la chimie se produit est fortement économisée par l'évolution, » Jaffe indique, signifiant qu'une drogue PBGS-inhibante totale nuirait à des bactéries, à des pois et à des personnes de même.  La zone où la drogue potentielle lie à la forme de hexamer de la protéine, cependant, s'est avérée pour différer parmi des espèces, dépendant à quelle distance les organizations ont évolué entre eux.

Quand PBGS est sous sa forme inactive de hexamer, il y a une petite cavité sur la surface du complexe assemblé.  Utilisant des techniques d'amarrage d'ordinateur, Jaffe et ses collègues de chasse de Fox ont identifié une suite de petites molécules prévues pour lier à cette cavité.

Les chercheurs ont alors acheté et ont testé une sélection de ces molécules dans le laboratoire pour voir si l'une d'entre elles stabilisait le pois PBGS dans son hexamer.  Un inhibiteur en particulier, donné le nom morphlock-1, a efficace piloté la formation du hexamer en pois PBGS, mais pas dans cela des humains, des mouches à fruit, ou des cholerae infectieux de Pseudomonas aeruginosa, ou de vibrio de bactéries, ce dernier dont choléra de causes.  Morphlock-1 est un inhibiteur efficace du pois PBGS, mais pas du PBGS de ces autres organizations.

Jaffe a inventé le terme « morpheein » en 2005 après qu'une étude de la structure de PBGS ait indiqué ses tendances de forme-décalage.  Tandis qu'au commencement rencontrées le scepticisme parce que l'existence des morpheeins contredit quelques concepts classiques au sujet de structure et de fonction de protéine, les études ultérieures ont renforcé que PBGS (et peut-être d'autres protéines) montre ce comportement.  Selon Jaffe, cette étude est la première pour se servir des formes alternatives de morpheein comme stratégie potentielle pour la découverte de drogue, généralement en particulier pour des antibiotiques.

la « résistance de Multi-drogue pilote le besoin de développer de nouveaux antibiotiques, » Jaffe indique.  « Puisque les drogues qui stabilisent le hexamer inactif de PBGS n'ont pas besoin d'être chimiquement semblables entre eux, il sera difficile que la bactérie développe la résistance complète à un cocktail de tels composés. »

A tiny but powerful engine that propels the bacterium Bacillus subtilis through liquids is disengaged from the corkscrew-like flagellum by a protein clutch, Indiana University Bloomington and Harvard University scientists have learned. Their report appears in this week’s Science.Scientists have long known what drives the flagellum to spin, but what causes the flagellum to stop spinning — temporarily or permanently — was unknown.

“We think it’s pretty cool that evolving bacteria and human engineers arrived at a similar solution to the same problem,” said IU Bloomington biologist Daniel Kearns, who led the project. “How do you temporarily stop a motor once it gets going?”

The action of the protein they discovered, EpsE, is very similar to that of a car clutch. In cars, the clutch controls whether a car’s engine is connected to the parts that spin its wheels. With the engine and gears disengaged from each other, the car may continue to move, but only because of its prior momentum; the wheels are no longer powered.

EpsE is thought to “sit down,” as Kearns describes it, on the flagellum’s rotor, a donut-shaped structure at the base of the flagellum. EpsE’s interaction with a rotor protein called FliG causes a shape change in the rotor that disengages it from the flagellum’s proton-powered engine.

The discovery of EpsE and its function was accidental. Kearns and colleagues were actually interested in learning more about the genes that cause individual cells of B. subtilis to cease wandering in solitude and take up residence in a massively communal, stationary assemblage called a biofilm. The stability of biofilms can be jeopardized by hyperactive bacterial cells whose flagella continue to spin.

“We were trying to get at how the bacterium’s ability to move and biofilm formation are balanced,” Kearns said. “We were looking for the genes that affected whether the cells are mobile or stationary. Although B. subtilis is harmless, biofilms are often associated with infections by pathogenic bacteria. Understanding biofilm formation may eventually prove useful in combating bacterial infections.”

Once the scientists learned EpsE was involved in repressing flagellar motion, they devised two possible explanations for how EpsE acts. The first was that EpsE acts like a brake by pushing a non-moving part against a moving part and locking up the works. The other possibility, they imagined, was that EpsE acts like a clutch, disengaging one moving part from another. In this latter scenario, the engine can no longer drive flagellar spinning because key moving parts are no longer in contact. In this case, the flagellum would still have freedom of motion, listless as it might be.

To determine which hypothesis was correct, the scientists decided it best to let the tail wag the dog. They attached the tail end of the flagellum to a glass slide and examined the movement of the entire cell in the presence and absence of EpsE. In the absence of EpsE, the entire cell rotated once every five seconds. In the presence of EpsE, the cells stopped but could rotate passively, pushed by disturbances in the environment (Brownian motion). If EpsE acted like a brake, the cells would not have rotated at all.

The researchers also learned that when the cell begins producing EpsE, it takes about 15 minutes before the flagellar machinery is disabled.

“This makes a lot of sense as far as the cell is concerned,” Kearns said. “The flagellum is a giant, very expensive structure. Often when a cell no longer needs something, it might destroy it and recycle the parts. But here, because the flagellum is so big and complex, doing that is not very cost effective. We think the clutch prevents the flagellum from rotating when constrained by the sticky matrix of the biofilm.”

The discovery may give nanotechnologists ideas about how to regulate tiny engines of their own creation. The flagellum is one of nature’s smallest and most powerful motors — ones like those produced by B. subtilis can rotate more than 200 times per second, driven by 1,400 piconewton-nanometers of torque. That’s quite a bit of (miniature) horsepower for a machine whose width stretches only a few dozen nanometers.