看内细菌闸门
几乎所有的细菌依靠相同的紧急阀——在压力下蛋白通道打开,释放细胞内容的泛滥。这是一个最后的努力,确保万无一失,可以防止细菌和死亡爆炸当拉伸到极限。如果我们了解这些蛋白质通道工作,抗生素可以打开他们设计需求,导致细菌的营养利用闸门常见许多物种。
但是这些渠道是很难在实验室运作。他们正是如何打开和关闭,通过sub-conducting状态和结束在麻木的状态下机械力量的影响,仍然知之甚少。现在,新的研究实验室的洛克菲勒的托马斯Walz引入了一个新颖的方法来激活和可视化这些通道,从而能够解释它们的功能。研究结果揭示了关键在细菌膜蛋白,和相同的方法可以用来改善我们的理解人类相似的渠道。
“我们实际上是能够看到的整个周期蛋白通道通过一系列功能的阶段,“Walz说。
Walz一直专注于msc、嵌入细菌细胞膜蛋白质在应对机械力。msc蛋白质存在于一个封闭的国家厚膜歇息的时候。科学家们曾经怀疑,当液体积聚导致细胞膨胀,并在膜张力,它可以追溯到非常薄,蛋白质伸出。推到一个陌生的环境中,蛋白质渠道快速打开,释放细胞的内容和缓解压力,直到膜回到原来的厚度及其通道关上大门。
张但是当Yixiao博士后Walz组测试这个理论在五年前,重组msc蛋白质成小专门设计的膜补丁,他发现这是不可能撬动通道通过稀释膜在自然范围内。“我们意识到膜变薄不是这些通道开放,如何“Walz说。
这些自定义补丁,称为nanodiscs,允许研究人员研究蛋白质在本质上是原生膜环境和可视化低温电子显微镜。Walz、张决心推动nanodisc技术的限制,消除膜脂质与β-cyclodextrin化学用于从细胞培养特许权胆固醇。诱导膜的张力,Walz和他的团队与低温电子显微镜可以观察相应通道的反应——最终拍摄关闭好,这种现象称为脱敏。
他们观察到匹配的计算机模拟,msc的功能出现了一个新的模型。当流体在细胞内积累,他们发现,脂质被称为从整个膜的各个角落,以帮助缓和紧张局势。如果情况变得糟糕,甚至脂质与msc通道逃离。没有脂质保持关闭,渠道有空间打开。
“我们可以看到,当你暴露β-cyclodextrin的膜通道打开,然后关闭,“Walz说。
Walz和张的新方法操纵nanodiscsβ-cyclodextrin将允许研究人员数十名类似mechanosensitive蛋白通道,终于在实验室里测试他们的假设。许多这样的蛋白质在人类扮演关键角色,从听觉和触觉来调节血压。更直接的利益,然而,利用蛋白质通道的前景,许多不同的细菌依靠生存。新的药物靶点是一个特殊的必要性,因为危险的崛起等抗生素耐药细菌耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。
msc和相关细菌蛋白通道MscL“非常有趣的药物靶点,”Walz说。“几乎每一个细菌都有这些蛋白质之一。因为这些渠道非常广泛分布,msc的药物目标或者MscL可以成为一种广谱抗生素。”
参考:张Y, Daday C,顾r×, et al .可视化mechanosensitive离子通道的msc在膜张力。自然。2021,590 (7846):509 - 514。doi:10.1038 / s41586 - 021 - 03196 - w
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