Клеточная мембрана бактерии — это естественный барьер для окружающей среды и в то же время их дверь в мир. Грамотрицательные бактерии окружают себя двумя слоями мембраны.
Они общаются с окружающей средой через белки, которые образуют крошечные поры во внешней клеточной мембране. Как эти мембранные белки достигают своего целевого назначения в бактерии Escherichia coli, теперь впервые на атомном уровне смог наблюдать профессор Себастьян Хиллер из Biozentrum Базельского университета.Молекулярный «паром» обеспечивает безопасный транспорт белка. Новые белки производятся на фабриках белков внутри клетки.
Белки, предназначенные для внешней мембраны, нуждаются в молекулярном «пароме», чтобы оставаться неповрежденными, поскольку они проходят водный слой между двумя мембранами. Белок Skp является таким паромом, транспортирующим еще не свернутые белки через периплазматическое пространство.
На внешней мембране они складываются в свою трехмерную структуру и включаются в внешнюю мембрану.Текущее исследование Хиллера дает исключительное и глубокое понимание этого транспортного механизма. Мембранный белок неплотно встроен в твердую структуру Skp во время транспортировки и сам не принимает определенную пространственную структуру. «Удивительно, но развернутый белок постоянно меняет свое состояние — быстрее тысячи раз в секунду и более десяти миллионов раз во время пересечения», — пояснил Хиллер. «Только благодаря использованию современной спектроскопии ядерного магнитного резонанса стало возможным обнаружить это динамическое поведение в Skp». Транспортировка мембранного белка в таком изменяющемся состоянии не требует энергии и обеспечивает его быстрое высвобождение в месте назначения.
Динамический транспорт как общий принцип. Хотя структура Skp известна в течение долгого времени, текущее исследование показывает, что динамика комплекса Skp-мембрана белка важна для образования белков внешней мембраны.
С помощью измерений атомного разрешения Хиллер и его команда также смогли раскрыть общий принцип того, как белки могут транспортироваться, не требуя энергии. В будущем группа ученых хочет исследовать другие белки, которые участвуют в процессе транспортировки и сворачивания.