研究揭示了细菌螺旋桨组件

许多细菌都配有鞭毛，一种允许细菌移动的螺旋推进器。鞭毛以高度有组织的方式组装，包括逐步添加其每个内部部件。然而，关于如何实现这种有序结构，存在许多悬而未决的问题。在Science Advances发表的一项研究中，以大阪大学为中心的日本研究团队发现了新的分子细节，并提供了一个模型，解释了逐步鞭毛组装的发生方式。

作为单细胞生物，细菌已经设计出优雅的方法来环绕它们的环境。所述鞭毛由微观电动机，其提供扭矩，和一个长的，刚性的，螺旋形灯丝驱动推进。电机和灯丝通过柔性挂钩连接，使细菌“转向”。就像任何其他电机一样，鞭毛的部分必须按照正确的顺序放在一起。

“鞭毛组装是一个涉及70多个基因的复杂过程，”主要作者Naoya Terahara解释说。“首先，组装基础电机，然后是钩子，最后是螺旋灯丝。每个结构都是通过将一组独特的蛋白质发送到装配部位来构建的。电池可以以某种方式感知每个结构何时完成，触发一个转而出口下一系列蛋白质。我们想要更详细地了解这种转换是如何发生的。“

出口机器位于鞭毛的底部，由9个形成环的蛋白质制成。戒指的作用就像一个看门人，选择哪些蛋白质会传播到生长中的鞭毛。该环的直径非常小 - 仅为纳米 - 使得精确分析相对困难。为了深入了解这种机器，研究人员使用了高速原子力显微镜。通过与金泽大学的研究人员合作进行的这种方法，使团队可以直接观察戒指。然后，通过在环中进行突变，他们可以确定哪些区域负责触发输出开关。

“高分辨率显微镜使我们能够更好地了解哪些突变会破坏出口转换，”Terahara补充道。“一旦我们确定了环蛋白中保持环完整的单个氨基酸，我们就可以测试每一个，看它是如何影响钩子和细丝蛋白质的输出的。”

通过一系列生化分析，该团队为鞭毛组装的发生方式开发了详细的工作模型。

“研究人员Tohru Minamino解释说：”我们的研究结果表明，环形状的细微变化决定了哪些蛋白质被输出到生长中的鞭毛中。“一旦钩子组装完毕，环中的接触点会轻微移动，改变环的形状，并允许螺旋丝蛋白通过。”

所提出的模型可能对细菌感染的研究产生重大影响：鞭毛与注射体具有许多相似之处，注射体是一种针状结构，被感染性细菌用于将蛋白质传递给宿主。因此，该研究可以作为更好地指导传染病研究的地图。

“我们相信我们的模型代表了我们对鞭毛装配机械理解的重要一步，”Minamino补充道。“我们希望我们的研究结果最终有助于发现新疗法来对抗细菌性疾病。”