(Batteri-Immagine Credit Scitechdaily).
I ricercatori della University of Virginia School of Medicine e i loro colleghi hanno risolto un mistero di vecchia data su come si muovono i batteri E. coli e altri batteri.
I batteri avanzano avvolgendo le loro lunghe appendici filiformi in forme a cavatappi, che fungono da eliche improvvisate. Tuttavia, poiché le “eliche” sono formate da una singola proteina, gli esperti sono perplessi su come esattamente i batteri producano queste eliche.
Il caso è stato risolto da un team internazionale guidato da Edward H. Egelman, Ph.D. dell’UVA, un pioniere nel campo high-tech della microscopia crioelettronica (crio-EM). I ricercatori hanno utilizzato la crio-EM e la potente modellazione al computer per rivelare ciò che nessun microscopio ottico tradizionale potrebbe vedere: la struttura insolita di queste eliche a livello di singoli atomi.
Progetti per le “supercoil” dei batteri
Diversi batteri hanno una o più appendici conosciute come flagelli. Un flagello è composto da migliaia di subunità, tutte identiche. Si può immaginare che una coda del genere sia dritta, o almeno in qualche modo flessibile, ma impedirebbe ai batteri di muoversi. Ciò è dovuto al fatto che tali forme non possono generare una spinta. Per far avanzare un batterio è necessaria un’elica rotante simile a un cavatappi. Gli scienziati chiamano lo sviluppo di questa forma “superavvolgimento” e ora sanno come viene pprodotta, dopo oltre 50 anni di ricerca.
Egelman e i suoi colleghi hanno scoperto che la proteina che compone il flagello può esistere in 11 stati diversi utilizzando la crio-EM. La forma del cavatappi è formata dall’esatta combinazione di questi stati.
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È noto che l’elica nei batteri è abbastanza diversa da eliche simili utilizzate da sostanziosi organismi unicellulari chiamati archaea. Gli Archaea si trovano in alcuni degli ambienti più estremi della Terra, come nelle pozze di acido quasi bollenti , nel fondo dell’oceano e nei depositi di petrolio in profondità nel terreno.
Egelman e colleghi hanno utilizzato la crio-EM per esaminare i flagelli di una forma di archaea, Saccharolobus islandicus e hanno scoperto che la proteina che forma il suo flagello esiste in 10 stati diversi. Sebbene i dettagli fossero abbastanza diversi da quelli che i ricercatori hanno visto nei batteri, il risultato è stato lo stesso, con i filamenti che formavano normali cavatappi. Concludono che questo è un esempio di “evoluzione convergente” – quando la natura arriva a soluzioni simili con mezzi molto diversi. Ciò mostra che anche se i batteri e le eliche degli archaea sono simili per forma e funzione, gli organismi hanno sviluppato quei tratti in modo indipendente.
Come con uccelli, pipistrelli e api, che hanno tutti ali evolute in modo indipendente per volare, l’evoluzione di batteri e archei è convergente su una soluzione simile per il nuoto in entrambi”, ha detto Egelman, il cui precedente lavoro di imaging lo ha visto inserito nella National Accademia delle Scienze, una delle più alte onorificenze che uno scienziato possa ricevere. “Dal momento che queste strutture biologiche sono emerse sulla Terra miliardi di anni fa, i 50 anni che ci sono voluti per capirle potrebbero non sembrare così lunghi”.
Fonte: Cell
