Многие микробы носят кристаллические раковины с красивым рисунком, которые защищают их от сурового мира и даже могут помочь им наматывать пищу. Исследования, проведенные в Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США и Стэнфордском университете, выявили этот процесс наматывания пищи и показали, как скорлупа собирается из белковых строительных блоков.
Теперь та же команда сосредоточилась на самом первом этапе построения микробных оболочек: зародышеобразовании, когда волнистые белки кристаллизуются в прочные строительные блоки, подобно тому, как леденец кристаллизуется вокруг нити, смоченной в сахарном сиропе.
Результаты, опубликованные сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences, могут пролить свет на то, как оболочки помогают микробам взаимодействовать с другими организмами и с окружающей их средой, а также помогают ученым проектировать самособирающиеся наноструктуры для различных задач.
Джонатан Херрманн, аспирант группы профессора Соити Вакацуки в SLAC и Стэнфорде, сотрудничал с группой структурной молекулярной биологии Стэнфордского источника синхротронного излучения (SSRL) в исследовании. Они рассеяли мощный пучок рентгеновских лучей на белковых молекулах, плавающих в растворе, чтобы увидеть, как меняется атомная структура молекул по мере того, как они превращаются в кристаллы. Между тем, другие исследователи сделали серию изображений криогенной электронной микроскопии (крио-ЭМ) в различных точках процесса зародышеобразования, чтобы показать, что происходило с течением времени.
Они обнаружили, что образование кристаллов происходит в два этапа: один конец белковой молекулы зарождается в кристалле, а другой конец, называемый N-концом, продолжает извиваться. Затем присоединяется N-конец, и кристаллизация завершается. N-конец вовсе не отстает, он на самом деле ускоряет начальный этап нуклеации - хотя, как именно он это делает, до сих пор неизвестно, говорят исследователи - и это помогает объяснить, почему микробные оболочки могут формироваться так быстро и эффективно..