Разгадана тайна компаса у магнитных бактерий
Бактерии вида Magnetospirillum gryphiswaldense способны точно ориентировать своё движение по магнитному полю Земли благодаря цепочке кристаллов магнетита — магнитосомам. Учёные из Университета Байройта вместе с партнёрами из Института биохимии Макса Планка и Мюнхенского университета обнаружили, что форму и положение этой цепочки в клетке определяет белок MamY. Результаты опубликованы в журнале Nature Microbiology.
Каждая бактерия формирует до 50 магнитосом, которые крепятся к нитевидной структуре. Это предотвращает их слипание и выстраивает в цепочку, работающую как стрелка компаса. Однако оставалось неясным, почему эта цепочка стабильна и линейна, в то время как сама бактериальная клетка имеет спиральную форму. Также наблюдались короткие цепочки, образованные без известной нитевидной структуры, что указывало на существование другого вспомогательного белка.
Эксперименты с использованием суперразрешающей микроскопии и крио-электронной томографии показали, что структурный белок MamY не только обеспечивает прямолинейное расположение цепочки магнитосом, но и размещает её в клетке оптимально для навигации — точно параллельно продольной оси клетки.
- В бактериях без MamY цепочка кристаллов образуется, но не линейно. «Стрелка компаса» изгибается, что вызывает «рыскание» клетки при движении.
- В бактериях без известной нитевидной структуры цепочки не образуются вовсе — магнитосомы слипаются в комок.
«MamY — это ключевой белок, который располагает цепочку магнитосом в клетке таким образом, что функция стрелки компаса идеально выполняется. Белок позволяет бактериям оптимально ориентироваться», — объясняет ведущий автор работы доктор Франк Мюллер.
Исследователи также выяснили механизм: белок MamY распознаёт области с наибольшей кривизной спиральной поверхности клетки, отмечая кратчайшее расстояние между её концами — «геодезическую ось». Именно к этой оси и крепится цепочка магнитосом, что обеспечивает высокую точность движения бактерии вдоль силовых линий магнитного поля Земли.