Механизм переключения бактериального жгутикового мотора в неравновесных условиях
Исследователи из Университета науки и технологий Китая (USTC) предложили новый неравновесный механизм аллостерической регуляции переключения жгутикового мотора бактерий. Работа опубликована в Physical Review Letters.
Ключевая проблема
Жгутиковый мотор позволяет бактериям плавать, генерируя вращающий момент, и переключает направление вращения (против или по часовой стрелке) для изменения паттерна движения. Хотя влияние нагрузки на динамику мотора изучалось, динамика переключения при экстремально высокой нагрузке и остановке (stall) оставалась неизученной из-за технических ограничений.
Метод и открытие
Учёные использовали оптические пинцеты, чтобы остановить мотор, и с их высокой пространственно-временной разрешающей способностью измерили динамику его переключения в этом состоянии.
Сравнив результаты с данными при других нагрузках, они обнаружили, что асимметрия вращающего момента при вращении по и против часовой стрелки служит источником неравновесного энергетического вклада, необходимого для переключения мотора.
Значение
- Предложенный механизм единообразно объясняет динамику переключения мотора при любых нагрузках.
- Он даёт представление о возможных неравновесных термодинамических механизмах в других системах аллостерической регуляции.
- Объясняет важную физиологическую значимость асимметрии момента при двух направлениях вращения.