Новые детали сборки бактериального жгутика
Японские исследователи из Университета Осаки раскрыли молекулярные механизмы, лежащие в основе упорядоченной сборки бактериального жгутика. Их работа, опубликованная в Science Advances, объясняет, как бактериальная клетка регулирует пошаговую сборку этого "пропеллера".
Сложная структура и порядок сборки
Жгутик — ключевой орган движения многих бактерий. Он состоит из:
- Базального мотора, создающего крутящий момент.
- Гибкого крюка, выполняющего роль универсального шарнира.
- Длинной спиральной нити, обеспечивающей движение.
Более 70 генов участвуют в сборке этой структуры, которая происходит строго последовательно: сначала мотор, затем крюк и, наконец, нить.
Роль "привратника" в экспорте белков
В центре процесса — экспортный аппарат у основания жгутика, представляющий собой кольцо из девяти копий белка. Это кольцо действует как "привратник", выбирая, какие белки будут доставлены к растущей структуре.
Используя высокоскоростную атомно-силовую микроскопию (в сотрудничестве с Университетом Канадзавы), ученые впервые визуализировали это нанометровое кольцо. Путем направленных мутаций они идентифицировали конкретные аминокислоты в белке кольца, ответственные за переключение экспорта между этапами сборки.
Предложенная модель
На основе биохимических анализов и данных микроскопии исследователи предложили модель:
- После завершения сборки крюка точки контакта в белковом кольце смещаются.
- Это вызывает небольшое изменение формы кольца.
- Измененная конформация открывает путь для экспорта белков, необходимых для сборки спиральной нити.
Значение для медицины
Модель имеет значение для исследований бактериальных инфекций. Экспортный аппарат жгутика имеет структурное сходство с инжектисомой — "иглоподобной" структурой, которую патогенные бактерии используют для доставки токсичных белков в клетки хозяина. Понимание механизма переключения экспорта может стать мишенью для новых терапевтических стратегий.
"Мы считаем, что наша модель представляет собой важный шаг вперед в механистическом понимании сборки жгутика", — отмечает руководитель исследования Тору Минамоно.