Los científicos están proporcionando la visión más clara hasta ahora de un microcompartimento bacteriano intacto, revelando a resolución atómica la estructura y el ensamblaje de la cubierta proteica del orgánulo.
El trabajo, dirigido por científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab y la Universidad Estatal de Michigan MSU, aparecerá en la edición del 23 de junio de la revista ciencia . Estudiaron la concha de orgánulo de una bacteria limo que habita en el océano llamada Haliangium ochraceum .
"Es bastante fotogénico", dijo la autora correspondiente Cheryl Kerfeld, bióloga estructural de Berkeley Lab con una cita conjunta como profesora en el Laboratorio de Investigación de Plantas MSU-DOE. "Pero lo más importante, proporciona la primera imagen del caparazón deuna membrana de orgánulo bacteriana intacta. Tener una visión estructural completa de la membrana de orgánulo bacteriano puede ayudar a proporcionar información importante en la lucha contra los patógenos o la bioingeniería de orgánulos bacterianos con fines beneficiosos ".
Kerfeld señaló que estos orgánulos, o microcompartimientos bacterianos BMC, son utilizados por algunas bacterias para fijar el dióxido de carbono. Comprender cómo se ensambla la membrana del microcompartimento, y cómo permite que algunos compuestos pasen mientras impiden que otros, podría contribuir ainvestigación para mejorar la fijación de carbono y, en términos más generales, la bioenergía. Esta clase de orgánulos también ayuda a muchos tipos de bacterias patógenas a metabolizar compuestos que no están disponibles para los microbios normales y no patógenos, dando a los patógenos una ventaja competitiva.
Los contenidos dentro de estos orgánulos determinan su función específica, pero la arquitectura general de las membranas proteicas de los BMC es fundamentalmente la misma, anotaron los autores. La cubierta del microcompartimento proporciona una barrera selectivamente permeable que separa las reacciones en su interior del resto dela célula. Esto permite una mayor eficiencia de las reacciones de varios pasos, evita interferencias no deseadas y limita los compuestos tóxicos que pueden generarse por las reacciones encapsuladas.
A diferencia de las membranas basadas en lípidos de las células eucariotas, los microcompartimentos bacterianos BMC tienen capas poliédricas hechas de proteínas.
"Lo que permite que las cosas atraviesen una membrana son los poros", dijo el autor principal del estudio Markus Sutter, investigador asociado y científico afiliado de MSU en la división de Biofísica Molecular y Bioimagen Integrada MBIB de Berkeley Lab. "Para las membranas basadas en lípidos, hay membranasproteínas que atraviesan moléculas. Para las BMC, la cubierta ya está hecha de proteínas, por lo que las proteínas de la cubierta de las BMC no solo tienen un papel estructural, sino que también son responsables de la transferencia selectiva de sustrato a través de la membrana proteica ".
Estudios anteriores revelaron los componentes individuales que conforman el caparazón de BMC, pero obtener imágenes de todo el orgánulo fue un desafío debido a su gran masa de aproximadamente 6,5 megadaltons, aproximadamente equivalente a la masa de 6,5 millones de átomos de hidrógeno. Este tamaño del compartimento de proteínas puede contenerhasta 300 proteínas de tamaño promedio.
Los investigadores pudieron mostrar cómo cinco tipos diferentes de proteínas formaron tres tipos diferentes de formas: hexágonos, pentágonos y un par de hexágonos apilados, que se ensamblaron en una concha icosaédrica de 20 lados.
La cubierta intacta y las proteínas componentes se cristalizaron en Berkeley Lab, y los datos de difracción de rayos X se recogieron en la Fuente de luz avanzada de Berkeley Lab y la Fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford, ambas instalaciones de usuario de la Oficina de Ciencias de DOE
Los autores del estudio dijeron que al utilizar los datos estructurales de este documento, los investigadores pueden diseñar experimentos para estudiar los mecanismos de cómo las moléculas atraviesan esta membrana proteica, y para construir orgánulos personalizados para la captura de carbono o para producir compuestos valiosos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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