A molekuláris fék fojtószelepei természetes nanomotor

Hogyan szabályozzák a baktériumok a gömböket?

Pásztázó elektronmikroszkópos felvétel egy E. coli baktériumból és annak szárnyából © Bázeli Egyetem Biozentrum
felolvasta

A baktériumok kicsi méretük ellenére hihetetlen úszást tudnak végrehajtani egy apró forgó nanomotor segítségével. A molekuláris motorfék szabályozza a sebességet. Az alapkutatás ezen új eredményei fontosak a nanotechnológia szempontjából, írja egy nemzetközi kutatócsoport a „Cell” folyóirat online kiadásában.

Az Escherichia coli fajba tartozó baktériumok, akárcsak sok más csíra, érzékelik a tápanyag-gradienseket és úszhatnak a forgó flagella segítségével nagyobb tápanyag-koncentrációjú helyekre. Ha azonban az ételek határozottan fogynak, a baktériumok lassabban és újabban úsznak. Ebben a jelenségben szerepet játszanak a ciklikus dimer GMP-nek nevezett intracelluláris hírvivő és az YcgR nevű protein: Eddig nem volt világos, hogy ezek közvetlenül befolyásolják-e az úszás sebességét, vagy növelik-e például a sejtfelület súrlódási ellenállását.

A kifinomult gép része a molekula

A bázeli, zürichi, heidelbergi és hannoveri kutatócsoport, amelyet Alex Böhm és Urs Jenal professzor vezetett a Bázeli Egyetem Biozentrumából, meg tudta mutatni, hogy a két molekula egy kifinomult berendezés részét képezi, amely lehetővé teszi az E. coli számára, hogy kifejezetten gázpedáljára vezessen.

Nevezetesen, köti a hírvivőt az YcgR fehérjéhez, ez egyfajta molekuláris fék: kölcsönhatásba lép a motor azon részeivel, amelyek a forgórészt hajtják meg, ezáltal lassítva a szárgörgő forgását. Mivel minden motorban számos ilyen meghajtó protein van, az úszás sebessége fokozatosan csökkenthető, és annál is inkább, hogy a nagyobb meghajtású fehérjéket a molekuláris fék blokkolja.

Hány ilyen van, az a hírvivő koncentrációja függ a sejtben, amely viszont korrelál a baktériumok tápanyag-ellátásával. Végül is az öt enzimből, amelyek a hírvivő anyagot előállítják vagy lebontják, hármat kikapcsolnak vagy kikapcsolnak a növekedési szakasz végén - amikor a tápanyagok kifogynak. A kutatók ezért azt gyanítják, hogy ez a mechanizmus lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy gazdaságilag jobban tudják kezelni a csökkenő erőforrásokat. kijelző

Új példakép a nanomotorokhoz?

A tudósok szerint azonban az új tanulmány nem csupán a mikroorganizmusok lenyűgöző eredményeit mutatja be, hanem a nanotechnológia szempontjából is érdekes.

Már egy ideje felfedezte a bakteriális pelyhesítő motort, elvégre, körülbelül 45 nanométer átmérőjű, több nagyságrenddel kisebb, mint a - mobilitás, teljesítmény és hatékonyság szempontjából - jelentősen rosszabb úgynevezett nanomotorok, amelyeket a tudósok építettek eddig. Az a tény, hogy a biológiai modellt most már finomítani is lehet, emeli a sávot.

(idw - Bázeli Egyetem, 2010.03.23. - DLO)