Американские ученые рассмотрели на атомном уровне структуру жгутиков, которые помогают двигаться кишечной палочке и другим бактериям, сообщает Университет штата Вирджиния. Результаты работы опубликованы в журнале Cell.
Бактерии продвигаются вперед, скручивая длинные нитевидные придатки – жгутики – в форму штопора, чтобы они действовали как пропеллеры. Но как именно они это делают, было неясно, потому что «пропеллеры» сделаны из одного белка.
В данной работе исследователи использовали криоэлектронную микроскопию и передовые методы компьютерного моделирования, чтобы выявить то, что не мог увидеть ни один традиционный микроскоп. Они обнаружили, что белок, из которого состоит жгутик, может существовать в 11 различных состояниях. Именно точная смесь этих состояний приводит к формированию формы штопора.
«Пропеллер» у бактерий сильно отличается от аналогичных «пропеллеров», которые используют археи. Археи – одноклеточные организмы – встречаются в самых экстремальных условиях на Земле, например, в почти кипящих бассейнах с кислотой, на самом дне океана и в нефтяных месторождениях глубоко под землей.
С помощью крио-ЭМ ученые рассмотрели в том числе и жгутики одной из форм архей, Saccharolobus islandicus, и обнаружили, что белок, формирующий их жгутики, существует в 10 различных состояниях. Хотя детали сильно отличались от того, что исследователи видели у бактерий, результат был тот же: нити заспираливались. Ученые заключают, что это пример «конвергентной эволюции» — когда природа приходит к одинаковым решениям совершенно разными способами. Это показывает, что, хотя «пропеллеры» бактерий и архей похожи по форме и функциям, организмы развили эти черты независимо друг от друга.
«Хотя в течение 50 лет существовали модели того, как эти нити могут образовывать такие правильные спиральные формы, теперь мы определили структуру этих нитей на атомном уровне, — сказал Эдвард Х. Эгельман (Edward H. Egelman) из отдела биохимии и молекулярной генетики Вашингтонского университета. — Мы можем показать, что эти модели были ошибочными, и наше открытие поможет проложить путь для технологий, которые могут быть основаны на таких миниатюрных пропеллерах».
[Иллюстрация: Cell]
