// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Bakterienenden erstmals im Nanometermaßstab abgebildet
Die Enden stäbchenförmiger Bakterien waren für hochauflösende Messungen bislang schwer zugänglich. Eine neue Methode macht diese Zellpole nun an lebenden Keimen im Nanometermaßstab sichtbar. Bei Escherichia coli unterscheiden sich die Oberflächen ruhender und rasch wachsender Zellen deutlich. Die Technik könnte helfen, Teilungsvorgänge und mögliche Angriffspunkte für Antibiotika genauer zu untersuchen.
London (England). Die äußere Hülle von Bakterien schützt die Zellen und bildet zugleich eine wichtige Angriffsfläche für Antibiotika. Doch ihr Aufbau ist oft nur schwer zu erfassen, weil viele seiner Bestandteile wenige Nanometer messen und lebende Mikroben sich während der Beobachtung bewegen.
Die Rasterkraftmikroskopie tastet solche Oberflächen mit einer winzigen Spitze ab und kann molekulare Strukturen sichtbar machen. Stäbchenförmige Bakterien lagen dafür meist seitlich auf einem Träger, sodass ihre beiden Enden von oben kaum untersucht werden konnten. Gerade diese Zellpole können Hinweise auf Umbauprozesse nach einer Zellteilung enthalten.
Forscher des University College London (UCL) um Dr. Anna Scheeder haben nun eine Methode entwickelt, mit der sich lebende Bakterien stabil auf Glas befestigen lassen. Dafür beschichteten sie die Oberfläche mit Glutaraldehyd, einer Substanz, die reversible chemische Bindungen zu Bestandteilen der Bakterienhülle eingeht.
Das Verfahren hielt die Zellen auch beim Abtasten mit der Messspitze fest, ohne ihre Lebensfähigkeit wesentlich zu beeinträchtigen. Einige der untersuchten Escherichia-coli-Zellen konnten auf dem Glas sogar weiterwachsen und sich teilen.
Nach etwa 20 Minuten waren die stäbchenförmigen Bakterien überwiegend seitlich befestigt. Nach rund 50 Minuten standen manche Zellen senkrecht, sodass ihre zuvor verdeckten Enden direkt unter die Messspitze gelangten.
„Unsere Methode zur Fixierung eröffnet spannende neue Möglichkeiten“, erklärt Dr. Anna Scheeder.
Aufnahmen der Zellpole von E. coli zeigten Unterschiede zwischen verschiedenen Wachstumsphasen. Bei Zellen in der Ruhephase waren die Enden rund und glatt, außerdem ließen sich dort dichte Netze aus dreiteiligen Proteinkomplexen der äußeren Membran erkennen.
An den Polen schnell wachsender Zellen traten dagegen häufiger Falten und andere Unregelmäßigkeiten auf. Die charakteristischen Proteinstrukturen waren in diesen Bereichen nicht klar auflösbar oder fehlten, obwohl sie bei ruhenden Zellen sichtbar waren.
Ein möglicher Grund ist, dass die Oberfläche nach einer Zellteilung noch umgebaut wird. Die Daten belegen diesen Ablauf allerdings nicht direkt, sondern zeigen zunächst einen Zusammenhang zwischen Wachstumsphase und Oberflächenform.