Biochemicy z USA rozwiązali zagadkę karboksysomów, które, jak się wydaje, obecne są u wielu bakterii, w tym różnych patogenów. Wyniki ich pracy, opisujące w jaki sposób cząsteczki białek grupują się w trzech wymiarach tworząc osłonkę wokół enzymu, opublikowano w “Science“.

Gdyby udało się zapobiec tworzeniu tych struktur, prawdopodobnie unieszkodliwiono by bakterie, jednak na razie nie wiadomo jeszcze jak to osiągnąć. Być może odpowiedzi udzielą prowadzone obecnie badania.

Naukowcy zidentyfikowali białka, które grają kluczową rolę w formowaniu się osłonki karboksysomu, najlepiej poznanej tego typu struktury. Osłonka swoją budową przypomina piłkę nożną - zbudowana jest z wielu sześciokątów i nielicznych dodatkowych pięciokątów, co pozwala na jej zamknięcie. Podobne rozwiąznie znaleziono u niektórych wirusów, znają je także architekci projektujący kopuły. W karboksysomach białka formują 12 pięciokątów umożliwiających domknięcie osłonki - niejsza ilość nie pozwoliłaby na to.

Struktura karboksysomu wykazuje powtarzający się wzór sześciu cząsteczek białka ściśle upakowanych razem; w otoczce jednego karboksysomu jest ponad 3000 podjednostek białkowych o sześciu bokach.

W 2005 roku badacze opisali podstawowe zasady tworzenia osłonki: białka formują sześciokąty, które dopasowują się, tworząc dwuwymiarowe arkusze. Naukowcy spekulowali, że wytworzona z takich arkuszy osłonka zawierała pory przepuszczające w obie strony małe cząsteczki. Teraz naukowcy dowiedzieli się, w jaki sposób osłonka zamyka się w trzech wymiarach.

Obecnie naukowcy badają podobne karboksysomom struktury o znaczeniu medycznym. Wiele bakterii tworzy je w trakcie infekowania gospodarzy.

Naukowcy poznają różne strategie stosowane przez bakterie podczas infekcji, aby proces ten zachodził wydajnie oraz pozwalające stawić czoła pojawiającym się zagrożeniom. Wydaje się, że niektóre wewnątrzkomórkowe struktury posiadające białkową osłonkę pełnią funkcje ochronne.

W przyszłości naukowcy chcą dowiedzieć się, jak osłonka otacza enzym tworząc tę strukturę typu karboksysomu i jak poszczególne struktury różnią się między sobą, a także, czy można zaprojektować osłonki dla innych enzymów.

Głównym wyróżnikiem komórek prokariotycznych i eukariotycznych jest złożoność organizacji wewnątrzkomorkowej, znacznie wyższa u Eukariota, jednak przedstawione wyniki badań zacierają tę różnicę ukazując, że komórki bakterii są znacznie bardziej skomplikowane, niż do tej pory sądzono.

Badania mogą mieć duże znaczenie dla biotechnologii, jeśli okaże się, że takie mikroprzedziały komórkowe mogą być projektowane przez ludzi.

Marta Warsińska

źródło: ScienceDaily.com

———————————
Oryginalna publikacja: Shiho Tanaka et al., “Atomic-Level Models of the Bacterial Carboxysome Shell”, Science 22 February 2008, Vol. 319. no. 5866, pp. 1083 - 1086, DOI: 10.1126/science.1151458