Forskere opdager, hvordan proteiner danner krystaller, der beklæder en mikrobes skal

Mange mikrober bærer smukt mønstrede krystallinske skaller, som beskytter dem mod en barsk verden og endda kan hjælpe dem med at spole mad ind. Undersøgelser ved Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory og Stanford University har afsløret denne madafviklingsproces og vist, hvordan skaller samler sig selv fra proteinbyggesten.

Nu har det samme hold zoomet ind på det allerførste trin i mikrobiel skalbygning:kernedannelse, hvor snoede proteiner krystalliserer til robuste byggesten, meget ligesom rock candy krystalliserer omkring en snor dyppet i sukker sirup.

Resultaterne, offentliggjort i dag i Procedurer fra National Academy of Sciences , kunne belyse, hvordan skallerne hjælper mikrober med at interagere med andre organismer og med deres omgivelser, og hjælper også videnskabsmænd med at designe selvsamlende nanostrukturer til forskellige opgaver.

Jonathan Herrmann, en kandidatstuderende i professor Soichi Wakatsukis gruppe ved SLAC og Stanford, samarbejdet med det strukturelle molekylærbiologiske team på SLACs Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) om undersøgelsen. De spredte en kraftig stråle af røntgenstråler fra proteinmolekyler, der svævede i en opløsning, for at se, hvordan molekylernes atomare strukturer ændrede sig, efterhånden som de blev kerneformet til krystaller. I mellemtiden andre forskere lavede en række kryogene elektronmikroskopbilleder (cryo-EM) på forskellige punkter i kernedannelsesprocessen for at vise, hvad der skete over tid.

De fandt ud af, at krystaldannelsen foregår i to trin:Den ene ende af proteinmolekylet kerner til krystal, mens den anden ende, kaldet N-terminalen, fortsætter med at vrikke rundt. Derefter slutter N-terminalen sig, og krystallisationen er fuldført. Langt fra at være en efternøler, N-terminalen fremskynder faktisk det indledende kernedannelsestrin – selvom præcis hvordan det gør dette er stadig ukendt, sagde forskerne - og dette hjælper med at forklare, hvorfor mikrobielle skaller kan dannes så hurtigt og effektivt.