È un processo in due fasi che accelera la cristallizzazione. Credito:Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory, J. Herrmann et al./PNAS
Molti microbi indossano gusci cristallini splendidamente modellati, che li proteggono da un mondo duro e possono persino aiutarli a risucchiare il cibo. Gli studi presso lo SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia e la Stanford University hanno rivelato questo processo di avvolgimento del cibo e hanno mostrato come i gusci si assemblano da blocchi proteici.
Ora la stessa squadra ha ingrandito il primissimo passo nella costruzione del guscio microbico:nucleazione, dove le proteine ondulate si cristallizzano in robusti blocchi di costruzione, proprio come lo zucchero candito si cristallizza attorno a un filo immerso nello sciroppo di zucchero.
I risultati, pubblicato oggi su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , potrebbe far luce su come i gusci aiutano i microbi a interagire con altri organismi e con i loro ambienti, e aiuta anche gli scienziati a progettare nanostrutture autoassemblanti per vari compiti.
Jonathan Hermann, uno studente laureato nel gruppo del professor Soichi Wakatsuki allo SLAC e a Stanford, ha collaborato allo studio con il team di biologia molecolare strutturale presso la Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) di SLAC. Hanno disperso un potente raggio di raggi X dalle molecole proteiche che galleggiavano in una soluzione per vedere come cambiavano le strutture atomiche delle molecole mentre si nucleavano in cristalli. Nel frattempo, altri ricercatori hanno realizzato una serie di immagini al microscopio elettronico criogenico (crio-EM) in vari punti del processo di nucleazione per mostrare cosa è successo nel tempo.
In questa illustrazione, i cristalli proteici si uniscono a "tessere" a sei lati formando in alto a sinistra e all'estrema destra, parte di un guscio protettivo indossato da molti microbi. Un nuovo studio ingrandisce i primi passi della formazione dei cristalli e aiuta a spiegare come i gusci microbici si assemblano così rapidamente. Credito:Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Hanno scoperto che la formazione dei cristalli avviene in due fasi:un'estremità della molecola proteica si nuclea nel cristallo mentre l'altra estremità, chiamato N-terminale, continua a dimenarsi. Quindi l'N-terminale si unisce, e la cristallizzazione è completa. Lungi dall'essere un ritardatario, l'N-terminale accelera effettivamente la fase di nucleazione iniziale, anche se esattamente come lo fa è ancora sconosciuto, hanno detto i ricercatori, e questo aiuta a spiegare perché i gusci microbici possono formarsi in modo così rapido ed efficiente.
