Les scientifiques ont examiné en détail la structure que les bactéries utilisent pour prendre des décisions

Des biologistes de l'Université de l'Illinois ont présenté un rapport sur le mécanisme des bactéries responsables de la chimiotaxie - une réaction motrice provoquée par des stimuli externes. La structure de cette structure, qui rappelle vaguement les organes des sens et le système nerveux des organismes, a été étudiée en détail au niveau moléculaire.

Les bactéries peuvent se déplacer vers des substances qui les attirent (généralement ce sont des nutriments - sucres, acides aminés) et s'éloigner des substances répulsives (acides gras, alcools). Dans le même temps, les bactéries sont très sensibles et sont capables de répondre aux changements de concentration de substances de 0,1%. De plus, les récepteurs bactériens sont capables de répondre à la lumière.

«Il y a des milliers de récepteurs à la surface d'une bactérie qui analysent l'environnement et indiquent aux bactéries quoi faire», explique le professeur Klaus Schulten. Le processus ressemble au fonctionnement des organes sensoriels chez les animaux supérieurs, à l'exception du fait que les bactéries n'ont pas de système nerveux central. Néanmoins, ils sont capables non seulement de répondre à des stimuli externes, mais aussi d'utiliser le mécanisme de la mémoire résiduelle, qui leur permet de survivre.

Les récepteurs de surface transmettent des informations à une couche plus profonde de protéines, appelée kinase, qui interprète les données obtenues, sur la base desquelles elle donne les commandes «continuer de se déplacer» ou «changer de direction». Dans ce dernier cas, cette kinase transfère la commande chimique à une autre kinase, qui contrôle directement le mouvement du flagelle de la bactérie.

Les premières tentatives pour étudier les principes de fonctionnement de la structure moléculaire susmentionnée à l'aide de microscopes électroniques et de cristallographie se sont heurtées aux imperfections de ces technologies - en particulier, leur faible résolution. Les auteurs du travail ont créé une technologie qui vous permet de nettoyer les protéines clés de la structure et de les combiner pour qu'elles soient collectées en couches minces. En conséquence, il a été possible d'obtenir des images tridimensionnelles claires de leur arrangement spatial et de leur interaction les uns avec les autres.

Un complexe de simulation informatique spécialement développé, qui a travaillé sur le supercalculateur Blue Waters, a construit un modèle tridimensionnel du système basé sur des simulations des réactions de chaque atome dans la structure et des données obtenues par diverses méthodes. Le modèle résultant explique en détail l'interaction entre les parties de la structure chimiosensorielle.

Une nouvelle vue améliorée du fonctionnement de la structure apporte de nombreuses réponses et soulève de nombreuses nouvelles questions. Comment le signal passe des récepteurs à la kinase, le schéma d'interaction de tous les composants du système de chimiotaxie - tout cela reste à étudier. Schulten compare ce processus de cognition avec l'étude de montres mécaniques complexes.

«Pour comprendre le fonctionnement d'un système mécanique, nous devons découvrir sa structure», dit-il. - Lorsque nous ouvrons la montre et voyons comment les engrenages sont connectés les uns aux autres, nous pouvons commencer à réfléchir sur le principe de la montre. Et nous savons déjà comment les engrenages sont connectés dans le «cerveau» des bactéries. »

Source: https://habr.com/ru/post/fr387743/