Жгутик бактерий - один из самых маленьких двигателей в природе, вращающийся со скоростью до 60 000 оборотов в минуту. Для правильного функционирования и движения бактерии жгутик требует, чтобы все его компоненты соответствовали точным размерам. В исследовании, опубликованном в журнале Science, исследователи из Университета Юты сообщают об открытии механизма, который регулирует длину 25-нанометрового приводного вала жгутика и отвечает на давний вопрос о том, как клетки удерживаются вместе.
Хотя биомеханические элементы управления, определяющие размеры других жгутиковых компонентов, уже определены, контроль длины стержня, жесткого стержня, передающего крутящий момент от жгутикового двигателя внутри клетки к внешней нить винта, были неизвестны. «Поскольку большая часть машины собирается вне клетки, должны быть механизмы для самосборки, а также для определения оптимальной длины различных компонентов», - говорит профессор биологии Келли Хьюз. «Как он это делает?»
Аспирант Хьюза Эли Коэн исследовал вопрос о контроле длины стержня у Salmonella enterica, используя генетические инструменты с медленным прогрессом, пока на одном из своих курсов он не услышал о концепции связывающего внешнюю мембрану белка Lpp, который физически соединяет наружную мембрану с клеточной стенкой. Оболочка сальмонеллы состоит из внутренней мембраны и внешней мембраны, которая взаимодействует с внешним миром. Между двумя мембранами находится пространство, содержащее клеточную стенку, называемую периплазмой. Ранее клеточные биологи не знали, поддерживает ли белок LppA клеточную стенку, как колонны подпирают крышу, или внешняя мембрана связана с клеточной стенкой.
Коэн, Хьюз и их коллеги сконструировали штаммы Salmonella, чтобы определить, действует ли LppA как привязь для внешней мембраны и влияет ли внешняя мембрана на длину жгутиковых стержней. Они обнаружили, что изменение длины белка LppA меняет ширину периплазмы вместе с длиной палочки.
«Стержень должен касаться внутренней части внешней мембраны», - говорит Коэн. «Итак, если внешняя мембрана находится дальше, стержень должен расти там, чтобы встретиться с ней».
«Эта работа показала, что на самом деле это трос, удерживающий внешнюю мембрану», - добавляет Хьюз. «Если вы не привяжете его, внешняя мембрана оторвется от клетки».
Поскольку жгутик связан со способностью бактерий двигаться, понимание элементов управления жгутиковой системой может помочь исследователям научиться обездвиживать вредные бактерии и препятствовать жгутикоподобным системам, которые некоторые бактерии используют для заражения. клетки-хозяева.