Японские учёные определили структуру белка статора бактериального жгутикового мотора

Многие бактерии используют спиральные пропеллеры (жгутики), приводимые в движение моторами, для перемещения в жидкой среде. Вращающая сила создаётся благодаря взаимодействию роторных и статорных компонентов мотора. Статор преобразует электрохимическую энергию в механическую силу после структурных изменений, вызванных движением заряженных частиц (ионов) через внутренний канал. Ранее учёные изучали статор и его взаимодействие с ротором, создавая мутантные белки и анализируя их функции. Однако о структуре статора было известно мало.

Команда японских исследователей под руководством лаборатории Хоммы из Университета Нагои совместно с лабораторией Намбы из Университета Осаки очистила статорный белок MotA из бактерии Aquifex aeolicus, обитающей в горячих источниках, и проанализировала его трёхмерную структуру с помощью электронной микроскопии. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Белок MotA пронизывает бактериальную мембрану и, как было известно, формирует тетрамерный комплекс с другим трансмембранным белком MotB, образуя статор. В новой работе MotA был экспрессирован и очищен из A. aeolicus и оказался структурно стабильным. Анализ показал, что он может формировать тетрамер даже в отсутствие MotB.

Электронная микроскопия показала, что удлинённая верхняя часть комплекса MotA соответствует размеру липидного бислоя бактерии, что указывает на её трансмембранную природу. «Эта область имеет глобулярную форму, соответствующую тетрамеру MotA, помещённому в агрегат молекул детергента, использованного для очистки белка», — говорит первый автор Норихиро Такэкава.

Нижняя часть комплекса имеет две арочные области с выступами. «Они соответствуют цитоплазматическому домену белка MotA, — поясняет автор-корреспондент Митио Хомма. — Мы предполагаем, что его структура будет меняться при движении ионов через канал статора и в процессе взаимодействия статора с мотором». Форма комплекса отличается от описанной для родственного белкового комплекса у другой бактерии.

Статья «The tetrameric MotA complex as the core of the flagellar motor stator from hyperthermophilic bacterium» опубликована в Scientific Reports.