研究揭示了細菌細胞器如何組裝

科學家們正在提供一個完整的細菌微區(qū)室的最清晰的視角，在原子級解析中揭示了細胞器蛋白質殼的結構和組裝。由能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)和密歇根州立大學(MSU)的科學家領導的這項工作將刊登在6月23日出版的“科學”雜志上。他們研究了一種名為Haliangium ochraceum的海洋粘液細菌的細胞器殼。

相應的作者，伯克利實驗室結構生物學家謝麗爾克爾菲爾德說：“這是相當上鏡的。”他是MSU-DOE植物研究實驗室的聯(lián)合任命教授。“但更重要的是，它提供了完整細菌細胞膜的外殼的第一張照片。擁有細菌細胞器膜的完整結構視圖可以幫助提供有效目的的抗病原體或生物工程細菌細胞器的重要信息。”

克爾費爾德指出，這些細胞器或細菌微室(BMCs)被一些細菌用來固定二氧化碳。了解微區(qū)膜如何組裝，以及它如何讓一些化合物通過而阻礙其他化合物，可能有助于研究增強碳固定，更廣泛地說，生物能源。這類細胞器還可以幫助許多類型的致病菌代謝正常的非病原微生物無法獲得的化合物，從而使病原體具有競爭優(yōu)勢。

作者指出，這些細胞器內的內容決定了它們的特定功能，但BMC蛋白質膜的整體結構基本相同。微區(qū)室殼提供選擇性滲透屏障，其將其內部的反應與電池的其余部分分開。這使得多步反應的效率更高，防止不期望的干擾，并限制可能由包封的反應產生的有毒化合物。

與真核細胞的基于脂質的膜不同，細菌微室(BMC)具有由蛋白質制成的多面體殼。

研究的主要作者，伯克利實驗室分子生物物理和綜合生物成像(MBIB)部門的MSU高級研究助理兼附屬科學家Markus Sutter說：“通過膜的東西是毛孔。”“對于基于脂質的膜，有膜蛋白可以分子??穿過。對于BMCs，殼體已經由蛋白質組成，因此BMCs的殼蛋白不僅具有結構作用，它們還負責選擇性的底物轉移。蛋白質膜。“

早期的研究揭示了構成BMC殼的各個組分，但對整個細胞器進行成像具有挑戰(zhàn)性，因為它的質量大約為6.5兆道爾頓，大約相當于650萬個氫原子的質量。這種大小的蛋白質隔室可容納多達300種平均大小的蛋白質。

研究人員能夠展示五種不同類型的蛋白質是如何形成三種不同形狀的：六邊形，五邊形和一對堆疊的六邊形，它們組合在一起形成一個20面的二十面體殼。

完整的殼和組分蛋白在伯克利實驗室結晶，并且在伯克利實驗室的高級光源和斯坦福同步輻射光源(DOE Office of Science User Facilities)收集X射線衍射數(shù)據(jù)。

該研究的作者說，通過使用本文的結構數(shù)據(jù)，研究人員可以設計實驗來研究分子如何穿過這種蛋白質膜的機制，并建立用于碳捕獲或生產有價值化合物的定制細胞器。

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