科学家揭开病原菌“飞毛腿”的奥秘

来源:科学网 时间:2021-04-22 点击数:

420日,《细胞》杂志刊登浙江大学生命科学研究院教授朱永群团队与医学院教授张兴团队合作研究成果,揭示了沙门氏菌鞭毛马达的原子分辨率结构。自然界70%的细菌都具有鞭毛,研究团队通过遗传改造的方法,改变了传统极易破坏结构的酸碱处理法,设计出温和的纯化步骤,最终获得了来源于沙门氏菌的完整的鞭毛马达与接头装置的复合物样品,利用300千伏冷冻电镜平台,收集了冷冻电镜数据,首次解析了原子分辨率的鞭毛马达结构。它具有复杂的三维结构,是一个6.3兆达尔顿(MDa)的超大复合物,包含了12种不同的蛋白质,总共有175个亚基,是自然界中最复杂的蛋白质机器之一,它能够每秒钟旋转300-2400圈。鞭毛马达含有质子泵,通过转运氢离子,带动质子泵的转动,将化学能转变为机械能,继而将扭矩传给鞭毛马达的内膜环,促使内膜环的转动。通过各个结构元件之间相互精妙的配合,鞭毛马达能将质子泵转化而来的机械能,毫无损耗地迅速传给鞭毛丝,促进鞭毛丝高速转动。该研究通过对鞭毛马达扭矩传输机制的剖析,解开了困惑学界几十年的细菌鞭毛马达工作原理难题,揭开了细菌跑得快的秘密,为抗生素设计和为纳米机器的研究提供了新思路。

相关论文信息:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00430-


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