Simple Science

Scienza all'avanguardia spiegata semplicemente

# La biologia # Biofisica

Scoprire il mistero delle proteine BeeR

Una nuova famiglia di proteine batteriche rivela strutture e funzioni uniche.

Julien R.C. Bergeron, Shamar L. M. Lale-Farjat, Hanna M. Lewicka, Chloe Parry, Justin M. Kollman

― 6 leggere min


Proteine del BeeR: Una Proteine del BeeR: Una scoperta unica scientifici. proteiche spingono i confini Nuove intuizioni sulle strutture
Indice

L'Actina è una proteina piccola ma potente che gioca un ruolo fondamentale nella struttura e nella funzione delle cellule. Pensala come uno dei mattoncini della vita. Queste proteine si uniscono per formare lunghe catene o Filamenti, aiutando le cellule a mantenere la loro forma, muoversi e persino dividersi. Quando l'actina si attacca a una molecola chiamata ATP, può collegarsi ad altre proteine di actina per creare questi filamenti. Tuttavia, quando l'ATP viene consumato, i filamenti si sgretolano. È un po' come un set di LEGO che puoi costruire e smontare all'infinito!

Oltre all'actina, ci sono proteine simili nei batteri. Queste proteine batteriche aiutano a mantenere la forma e la struttura dei batteri, proprio come fa l'actina nelle cellule più grandi. Ogni tipo di proteina batterica ha il suo lavoro da fare. Ad esempio, alcune proteine mantengono i batteri a forma di bastoncino ben ordinati, mentre altre aiutano a dividere la cellula batterica durante la riproduzione. Non indossano mantelli, ma queste proteine hanno sicuramente i loro superpoteri!

Scoprire nuove proteine simili all'actina batterica

I ricercatori erano curiosi di conoscere altri tipi di proteine simili all'actina. Hanno deciso di cercare attraverso un ampio database che contiene informazioni sui batteri, alla ricerca di nuove proteine che potessero avere forme e funzioni interessanti. Dopo un po' di ricerche, hanno trovato un gruppo di proteine correlate a una conosciuta proteina batterica chiamata MamK. Questo nuovo set di proteine è stato trovato principalmente in un gruppo di batteri chiamati Verrucomicrobiota, che vivono in posti come il terreno e persino nei nostri intestini.

Cosa rende queste proteine speciali? Hanno alcune caratteristiche comuni con l'actina, come certe parti che si legano all'ATP. Tuttavia, hanno anche un colpo di scena unico: hanno sezioni extra che non sono ben definite e sembrano “fluttuare”. Questa parte non strutturata le rende abbastanza diverse dalle solite proteine simili all'actina.

La struttura dei filamenti BeeR

Quando i ricercatori hanno esaminato più da vicino queste proteine appena scoperte, hanno notato qualcosa di sorprendente: formano una struttura di filamento a tre fili che assomiglia a binari ferroviari attorcigliati! Questo è abbastanza diverso dalle strutture a due fili trovate in molte altre proteine simili all'actina. Questa nuova formazione di filamenti suggerisce che BeeR, come hanno chiamato questa famiglia di proteine, ha il suo insieme di regole per costruire strutture.

Per confermare le scoperte, i ricercatori hanno sottoposto la proteina BeeR a una serie di test. Hanno scoperto che poteva facilmente collegarsi all'ATP per formare questi affascinanti filamenti. Tuttavia, hanno notato qualcosa di interessante; a concentrazioni elevate della proteina, i filamenti BeeR potevano ancora formarsi anche quando attaccati a un'altra molecola chiamata ADP, che è una forma meno attiva di ATP. È come avere due diversi tipi di mattoncini LEGO che possono ancora costruire qualcosa di straordinario!

Criomicroscopia elettronica: uno sguardo più ravvicinato

Per capire davvero la proteina BeeR e la sua struttura filamentosa, gli scienziati hanno usato una tecnica interessante chiamata criomicroscopia elettronica. Questo significa che hanno raffreddato le proteine e le hanno osservate sotto un microscopio molto potente per vedere come sono disposte. Immagina di cercare di scoprire come appare un fiocco di neve usando una super lente d'ingrandimento!

Quando l'hanno fatto, hanno scoperto che la struttura del filamento BeeR non è solo di qualsiasi forma; è un tubo cavo! Questa caratteristica unica aiuta BeeR a distinguersi tra le altre proteine simili all'actina. Il diametro di questo tubicino è piuttosto grande, rendendolo diverso da altre proteine. Infatti, ha uno spazio interno che è come un piccolo tunnel all'interno! Pensalo come uno scivolo d'acqua elegante-progettato perfettamente ma non proprio adatto per trasportare passeggeri!

BeeR e il suo Dominio N-terminale disordinato

Un aspetto interessante della proteina BeeR è la sua sezione extra alla fine, nota come dominio N-terminale. Questa parte non ha una forma ben definita, il che è insolito. I ricercatori erano curiosi di sapere se questa sezione “ondulata” avrebbe influito su come la proteina forma i suoi filamenti. Per testarlo, hanno creato una versione di BeeR senza il dominio N-terminale.

Sorprendentemente, la versione modificata poteva comunque formare filamenti, ma tendono a raggrupparsi in mazzi più grandi. Ciò significa che il dominio N-terminale funge da un morbido rivestimento che impedisce ai filamenti di appiccicarsi troppo. Pensalo come a una festa dove tutti ballano. Se c'è abbastanza spazio (grazie al N-terminale), i ballerini possono divertirsi senza urtarsi l'uno contro l'altro!

Proprietà e funzioni di BeeR

La funzione esatta della famiglia di proteine BeeR è ancora un mistero. I ricercatori non sono sicuri del ruolo che svolge nella vita dei batteri Verrucomicrobiota, ma il fatto che si trovi in tutta questa famiglia suggerisce che sia importante.

La struttura tubolare a tre fili rende BeeR più robusta di molte altre proteine simili all'actina, il che potrebbe cambiare il modo in cui funziona in una cellula. Anche se potrebbe non essere utilizzata per trasportare materiali, potrebbe fornire supporto durante altri compiti cellulari importanti.

Confronti con altre proteine simili all'actina

Quando i ricercatori hanno confrontato BeeR con altre proteine simili all'actina batterica come MamK, hanno trovato qualcosa di intrigante: il modo in cui sono costruite è diverso! Mentre molte proteine simili all'actina tendono a formare strutture a due fili, la disposizione a tre fili di BeeR è unica. Alcuni dettagli nella loro struttura mostrano anche che BeeR è progettata per ruoli diversi rispetto ai suoi parenti.

Le parti di BeeR che si collegano con i subunit vicini nel filamento sono anche piuttosto diverse. In BeeR, ciascuna sezione interagisce strettamente con due strutture vicine, portando a una presa più forte. Al contrario, altre proteine simili all'actina hanno schemi di connessione diversi, consentendo loro di comportarsi in modo differente.

Il quadro generale: comprendere la diversità dell'actina

Lo studio di BeeR e della sua struttura filamentosa unica apre nuove idee sulla diversità delle proteine simili all'actina. Con così tante variazioni, i ricercatori possono apprezzare meglio come la vita si sia evoluta nel tempo e come diverse proteine possano sviluppare forme e funzioni specifiche.

Comprendere queste differenze non è solo accademico; può portare a nuove intuizioni su come funzionano le cellule, come si muovono e come cambiano forma. Questa conoscenza potrebbe persino essere utile in applicazioni mediche o biotecnologiche, dove sfruttare il potere della natura.

Conclusione: proteine in azione!

In sintesi, BeeR è un nuovo giocatore affascinante nel mondo delle proteine batteriche. Con la sua struttura a tre fili e proprietà uniche, si distingue dalle altre proteine simili all'actina. Anche se potremmo non sapere ancora tutto sulla sua funzione, le scoperte di questa proteina chiariscono la complessità e la diversità della vita a livello molecolare.

Con il proseguire della ricerca, chissà quali altri segreti queste piccole proteine riveleranno? Potrebbero semplicemente possedere le chiavi di alcuni dei più grandi misteri della vita-o almeno alcune battute su come le proteine amano fare festa!

Fonte originale

Titolo: A family of bacterial actin homologues forms a 3-stranded tubular structure

Estratto: The cytoskeleton plays a critical role in the organization and movement of cells. In Eukaryotes, actin filaments polymerize into a highly conserved double-stranded linear filamentous structure in the presence of ATP, and disassemble upon ATP hydrolysis. Bacteria also possess actin-like proteins, that drive fundamental cellular function, including cell division, shape maintenance, and DNA segregation. Like eukaryotic actin, bacterial actins assemble upon ATP binding. Longitudinal interactions between bacterial actin protomers along each strand are conserved with eukaryotic actin, but variation in interactions between strands gives rise to striking diversity of filament architectures. Here, we report a family of bacterial actins of unknown function, conserved amongst the Verrucomicrobiota phylum, which assembles into a unique tubular structure in the presence of ATP. A cryo-EM structure of the filaments reveals that it consists of three strands, unlike other described bacterial actin structures. This architecture provides new insights into the organization of actin-like filaments, and has implications for understanding the diversity and evolution of the bacterial cytoskeleton.

Autori: Julien R.C. Bergeron, Shamar L. M. Lale-Farjat, Hanna M. Lewicka, Chloe Parry, Justin M. Kollman

Ultimo aggiornamento: Dec 11, 2024

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.07.565980

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.07.565980.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

Altro dagli autori

Articoli simili