Жгутики - это крошечные роторные двигатели, которые перемещают бактерии. Исследовательская группа под руководством Кейичи Намба, профессора Университета Осаки, использовала электронную криомикроскопию, чтобы показать, что небольшая разница всего в несколько аминокислот может иметь большое влияние на функцию жгутиков. Исследование дает новое представление о конструкции синтетических наномашин, и его можно прочитать в Nature Communications.
Жгутиковый двигатель можно разделить на три части, которые включают винтовой винт (нить накала), универсальный шарнир (крюк) и приводной вал (стержень). Крючок гибкий и передает крутящий момент на нить, в то время как стержень удивительно жесткий и может вращаться с частотой 6 433 452 1000 Гц у некоторых бактерий. Длина крючка 55 нм, ширина 18 нм, длина стержня 20 нм, ширина 13 нм. Структурно крючок состоит из одного белка FlgE, а стержень состоит из нескольких белков, но непосредственно с крючком контактирует только FlgG. FlgE и FlgG включают два домена, которые, как считается, ответственны за очень разные механические свойства стержня и крючка, хотя во многих отношениях эти домены почти идентичны.
«Различные функции можно объяснить тем, как упакованы домены», - сказал Намба, чья лаборатория изучает наномашины в природе, добавив, что «в стержне они сильно упакованы, что делает стержень жестким». хуку, домены разнесены, что дает хуку гибкость."
Изображения электронной криомикроскопии высокого разрешения и соответствующие атомные модели предполагают, что разная упаковка связана с немного другим наклоном на 7° в ориентации доменов. Этот наклон на 7° уменьшает упаковку, что позволяет протофиламенту крючка сжиматься и расширяться, что объясняет его гибкость.
Намба отметил, что, несмотря на сходство, одна конкретная часть этих двух белков длиннее FlgG на 18 аминокислот. Чтобы подтвердить, что эти аминокислоты определяют жесткость стержня, его команда вставила их в белок крючка и обнаружила, что крючок стал намного жестче.
«Вставка из 18 аминокислот показывает, как небольшие изменения могут коренным образом изменить поведение наномашины», - сказал он.
Понимание структурного устройства жгутикового мотора, как ожидается, даст план синтетической конструкции подобных наномашин.