Comprendere il meccanismo di movimento del Mycoplasma Mobile
I ricercatori scoprono come Mycoplasma mobile si muove usando strutture uniche.
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Indice
Mycoplasma mobile è un minuscolo batterio che vive sulle branchie dei pesci d'acqua dolce. Questo organismo ha un modo particolare di muoversi grazie a un meccanismo nella parte anteriore della sua cellula. Può muoversi a velocità fino a 4 micrometri al secondo. Questo movimento è unico a Mycoplasma mobile e a poche specie correlate.
Il batterio utilizza un meccanismo per tirare piccole Catene di zucchero dalla superficie delle cellule dei pesci. Questo processo richiede energia, che ottiene rompendo una molecola chiamata ATP. Anche se Mycoplasma mobile condivide alcune somiglianze nel movimento con un altro tipo di Mycoplasma, chiamato Mycoplasma pneumoniae, non hanno le stesse Proteine che li aiutano a muoversi.
Struttura di Mycoplasma Mobile
Mycoplasma mobile ha sia strutture interne che esterne che lo aiutano a scivolare. La parte esterna include diverse proteine, come Gli123, Gli349, Gli521 e Gli42. Queste proteine svolgono ruoli diversi, inclusa l'attaccarsi alle catene di zucchero e permettere al batterio di generare forza per muoversi.
Dentro al batterio, c'è una struttura a forma di campana che lo aiuta a scivolare. Questa campana ha una forma rigida e lavora insieme a catene di motori gemelli, che sono strettamente correlati a un tipo di enzima che produce energia nelle cellule. I ricercatori hanno studiato alcune parti del meccanismo di scivolamento, ma altri componenti, specialmente la campana e alcune strutture interne, rimangono poco chiari.
Metodi di Ricerca
Per studiare queste strutture in modo più dettagliato, gli scienziati hanno coltivato Mycoplasma mobile in condizioni speciali e preparato campioni per l'imaging. Le cellule sono state raccolte e trattate con una soluzione detergente per rimuovere gli strati esterni, permettendo così agli scienziati di vedere più chiaramente le parti interne. È stato poi utilizzato un microscopio elettronico a trasmissione per catturare immagini dei campioni e analizzare le loro strutture.
Osservare il Meccanismo di Scivolamento
Quando gli scienziati hanno guardato le cellule di Mycoplasma mobile trattate, hanno potuto vedere le strutture interne che erano precedentemente nascoste. Questo ha rivelato la campana e le catene che aiutano il batterio a muoversi. L'imaging ha mostrato che la struttura interna può essere spessa circa 50 nm quando è asciutta.
La campana ha un aspetto a nido d'ape, indicando una composizione unica. Tuttavia, il suo design esatto non è stato pienamente compreso fino a quando ulteriori immagini sono state completate. La struttura a nido d'ape suggerisce che ci sia probabilmente una piccola proteina coinvolta nella sua formazione.
La Struttura della Campana
La struttura della campana, considerata utile nel processo di scivolamento, è stata studiata in dettaglio. I ricercatori hanno esaminato la sua forma, che è risultata essere di circa 50 nm di spessore. Utilizzando alcune tecniche di imaging, hanno notato un modello ripetitivo sulla superficie della campana. Questo modello era coerente in tre diverse direzioni, con una distanza di circa 8,4 nm tra i componenti ripetuti.
Anche se i ricercatori hanno identificato questi modelli ripetuti, era difficile determinare se i fori osservati andassero completamente attraverso la campana o fossero solo sulla superficie. Per affrontare questo problema, gli scienziati hanno fissato le CAMPANE usando una sostanza chimica prima di asciugarle, dando una visione migliore della loro forma.
La campana è stata identificata come a forma di ciotola e misurava circa 100 nm di altezza. Catene sono state viste estendersi dalla campana, mostrando una chiara organizzazione. Questa struttura suggeriva che le catene sono probabilmente collegate ad altre proteine nella cellula.
Studio delle Catene
Gli scienziati si sono concentrati anche sulle catene viste in Mycoplasma mobile. Queste catene sono fatte di motori gemelli che generano forza. I ricercatori hanno catturato immagini di queste catene per analizzarne meglio la struttura. Hanno scoperto che ogni catena sembra consistere in due motori gemelli collegati tra loro, e un modello di questi motori si abbinava bene con strutture conosciute di proteine simili.
Inoltre, sono state osservate strutture più piccole che collegano queste catene, suggerendo che aiutano a mantenere l'organizzazione delle catene. Questi filamenti fini erano lunghi tra 5 e 30 nm, indicando una rete che è probabilmente importante per la funzione.
Osservando le Strutture a Cuneo
Ai bordi della campana, i ricercatori hanno identificato strutture a forma di cuneo che si collegano alle catene. Questi cunei erano distribuiti lungo la superficie interna della campana e misuravano circa 60-67 nm di lunghezza. La loro funzione sembra essere quella di ancorare le catene alla campana, che è cruciale per la struttura complessiva e il movimento di Mycoplasma mobile.
Importanza delle Scoperte
Le scoperte fatte attraverso questo studio evidenziano l'importanza della campana e delle catene nel meccanismo di scivolamento di Mycoplasma mobile. La campana funge da struttura di base, aiutando a modellare come il batterio si muove. I risultati supportano anche l'idea che la creazione di questi componenti di scivolamento sia legata a come il batterio cresce e si divide.
Lo studio suggerisce che mentre Mycoplasma mobile cresce, controlla strettamente come le sue proteine si assemblano, il che porta alla formazione di un meccanismo di scivolamento efficiente. Comprendere questi processi non solo fa luce sul movimento unico di Mycoplasma mobile, ma potrebbe anche fornire spunti sul movimento di altri batteri.
Proteine Componenti
I ricercatori hanno anche esaminato le proteine che compongono le strutture viste nello studio. Hanno identificato varie proteine già note per essere coinvolte nella formazione delle strutture interne. Alcune di queste proteine si trovavano in aree specifiche della cellula, suggerendo i loro ruoli nella formazione del meccanismo di scivolamento.
Conclusione
I risultati di questo studio offrono un quadro più chiaro di come Mycoplasma mobile si muove e dei componenti che costituiscono il suo meccanismo di scivolamento. La struttura della campana e le catene svolgono ruoli vitali in questo movimento, con la possibilità che varie proteine lavorino insieme per creare un sistema efficiente. Comprendere queste strutture potrebbe aiutare a spiegare come i batteri si muovono e interagiscono con i loro ambienti, portando a implicazioni più ampie in microbiologia.
Titolo: Internal structure of Mycoplasma mobile gliding machinery analyzed by negative staining electron tomography
Estratto: Mycoplasma mobile is a parasitic bacterium that forms gliding machinery on the cell pole and glides on a solid surface in the direction of the cell pole. The gliding machinery consists of both internal and surface structures. The internal structure is divided into a bell at the front and chain structure extending from the bell. In this study, the internal structures prepared under several conditions were analyzed using negative-staining electron microscopy and electron tomography. The chains were constructed by linked motors containing two complexes similar to ATP synthase. A cylindrical spacer with a maximum diameter of 6 nm and a height of 13 nm, and anonymous linkers with a diameter of 0.9-8.3 nm and length of 5-30 nm were found between motors. The bell is bowl-shaped and features a honeycomb surface with a periodicity of 8.4 nm. The chains of the motor are connected to the rim of the bell through a wedge-shaped structure. These structures may play roles in the assembly and cooperation of gliding machinery units. SignificanceMycoplasma mobile, a parasitic bacterium, glides on solid surfaces at speeds of up to 4.0 m per second through a specialized mechanism. The gliding machinery, located at one pole of the cell, is composed of surface legs and internal motor structures. The force generation unit within the internal structure evolved from ATP synthase. This study aimed to clarify the entire architecture of the gliding machinery using electron tomography.
Autori: Makoto Miyata, M. Fukushima, T. Toyonaga, Y. O. Tahara, D. Nakane
Ultimo aggiornamento: 2024-02-09 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.08.578511
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.08.578511.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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