Ryc. Białko GldJ reguluje kierunek obrotu nanorotacyjnego silnika T9SS u Flavobacterium johnsoniae. A – schemat układu. B – porównanie rotacji T9SS w szczepie dzikim i mutancie GldJ ΔC8 pokazujące odwrócenie dominującego kierunku obrotu z CCW na CW. Źródło: Abhishek Trivedi

Wiele bakterii potrafi przemieszczać się po powierzchniach, kolonizować różne środowiska i wydzielać białka potrzebne do przeżycia. U bakterii należących do typu Bacteroidota ważną rolę w tych procesach odgrywa system sekrecji typu IX (T9SS). Choć wiadomo było, że ten układ rotuje, przez długi czas nie było jasne, w jaki sposób kontrolowany jest kierunek obrotu nanorotacyjnego silnika. W najnowszym badaniu naukowcy pokazali, że białko GldJ, związane z powierzchnią komórki, pełni nie tylko funkcję strukturalną, ale także wpływa na kierunek pracy całego układu. Usunięcie zaledwie ośmiu aminokwasów z końcowego fragmentu GldJ wystarczyło, aby zmienić dominujący kierunek obrotu nanorotacyjnego silnika T9SS z przeciwnego do ruchu wskazówek zegara na zgodny z nim. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem bakterii Flavobacterium johnsoniae, która służy jako model do badania ruchu ślizgowego.

Praca łączyła podejście genetyczne, analizy motoryki pojedynczych komórek, obrazowanie mikroskopowe oraz symulacje molekularne. Dzięki temu badacze mogli nie tylko zaobserwować zmianę kierunku obrotu, ale też zaproponować mechanistyczne wyjaśnienie tego zjawiska. – Najbardziej zaskakujące było to, że tak niewielka zmiana w białku powierzchniowym może całkowicie zmienić zachowanie złożonej bakteryjnej nanomaszyny. Pokazuje to, że system odpowiedzialny za ruch bakterii działa bardziej jak dynamiczny układ z informacją zwrotną niż jak prosty jednokierunkowy silnik – mówi Abhishek Trivedi, pierwszy autor publikacji, który brał udział w kluczowych eksperymentach dotyczących mutagenezy, analiz ruchu komórek oraz obrazowania mikroskopowego, a także współtworzył koncepcję badania i interpretację wyników. 

T9SS jest związany nie tylko z ruchem bakterii po powierzchni, ale również sekrecją białek i kolonizacją różnych środowisk, w tym dotyczących gospodarza. Lepsze zrozumienie tego, jak bakterie sterują kierunkiem działania swoich układów ruchu, może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób adaptują się do zmiennych warunków i oddziałują z otoczeniem. Kolejnym krokiem będzie dokładniejsze zbadanie, jak GldJ komunikuje się z innymi elementami tego układu, zwłaszcza białkiem GldK, oraz czy na ten proces wpływają bodźce mechaniczne lub środowiskowe.