Механизм биологического многотопливного двигателя

Исследователи из Токийского университета впервые построили атомную модель структуры белкового комплекса, соответствующего статору (неподвижной части мотора, окружающей вращающуюся часть) жгутикового мотора E. coli. Модель была создана методом молекулярного моделирования на основе ранее опубликованных экспериментальных данных. Это позволило объяснить механизм переноса ионов, включая ионы водорода (протоны), через статор.

Бактерии, такие как E. coli и Salmonella, плавают, вращая жгутиковые моторы и филаменты, которые с высокой эффективностью используют энергию, возникающую из-за разницы в концентрации ионов внутри и снаружи клетки. Среди бактериальных жгутиковых моторов одни преобразуют энергию за счёт проникновения протонов через статор мотора, а другие используют ионы натрия или несколько типов ионов. Однако атомная структура бактериального жгутикового мотора оставалась неизвестной, и механизм проникновения ионов не был подробно изучен.

Научный сотрудник Ясутака Нисихара и доцент Акио Китао построили трёхмерную модель структуры белкового комплекса, составляющего статор MotA/B жгутикового мотора. Они обнаружили, что протоны проникают через трансмембранный статор в виде ионов гидроксония, вызывая движение, подобное храповому механизму (храповое движение), которое ограничено вращением только в одном направлении.

Изучение этого типа высокоэффективного механизма преобразования энергии необходимо для понимания биологических механизмов, способных эффективно использовать энергию.