Как плавают бактерии: исследователи открывают новые механизмы

Способность патогенов активно перемещаться в организме-хозяине, преодолевая вязкую среду, часто обеспечивается вращением хвостоподобного жгутика (флагеллы). Ученые из Йельского университета впервые визуализировали уникальную кольцевую структуру, стабилизирующую мотор жгутика и усиливающую движение бактерий. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences 7 марта.

Жгутики продвигают бактерии в организме

Мотор жгутика, встроенный в клеточную мембрану, вращается, приводя в движение внешний филамент. Этот мотор содержит большую структуру — C-кольцо, для вращения которого необходимы меньшие динамические структуры — статоры.

Когда бактерии нужно двигаться, она рекрутирует статоры к C-кольцу, где они меняют конформацию и вытягиваются. Затем сила потока ионов водорода через каналы статоров приводит к вращению C-кольца, которое, в свою очередь, вращает мотор и филамент.

Ранее команда обнаружила, что статоры не только меняют конформацию, но и вращаются, как шестерни. Это быстрое вращение могло бы дестабилизировать весь мотор. В новом исследовании ученые выяснили, что стабилизацию обеспечивает белок FliL.

Крио-ЭМ в Йеле раскрывает механику жгутика

Используя технику крио-электронной томографии, команда изучила жгутики бактерий Borrelia burgdorferi (возбудитель болезни Лайма) и Helicobacter pylori (возбудитель язвы желудка). Они обнаружили, что кольцевидные белки FliL удерживают статоры на месте.

Отдельные кольца FliL важны для сборки и стабилизации каждого из шестнадцати статоров вокруг C-кольца. Генетическое удаление этого белка серьезно нарушает способность бактерий к движению. «FliL — важная часть коробки передач жгутика, позволяющая мотору вращаться. Без этого компонента мотор разваливается при быстром вращении», — поясняет Шуайци Го.

Подвижность необходима для способности бактерий вызывать заболевание. Исследователи надеются, что дальнейшее изучение механизмов движения поможет в разработке терапий, подавляющих бактериальную подвижность, или методов доставки лекарств.