Es un proceso de dos pasos que acelera la cristalización. Crédito:Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory, J. Herrmann et al./PNAS
Muchos microbios usan conchas cristalinas bellamente estampadas, que los protegen de un mundo duro e incluso pueden ayudarlos a alimentarse. Los estudios en el Laboratorio Nacional Acelerador SLAC del Departamento de Energía y la Universidad de Stanford han revelado este proceso de enrollado de alimentos y han mostrado cómo las cáscaras se ensamblan a sí mismas a partir de bloques de construcción de proteínas.
Ahora, el mismo equipo se ha centrado en el primer paso en la construcción de cáscaras microbianas:nucleación, donde las proteínas onduladas cristalizan en sólidos bloques de construcción, al igual que el caramelo de roca cristaliza alrededor de una cuerda sumergida en jarabe de azúcar.
Los resultados, publicado hoy en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , podría arrojar luz sobre cómo las conchas ayudan a los microbios a interactuar con otros organismos y con sus entornos, y también ayudar a los científicos a diseñar nanoestructuras autoensambladas para diversas tareas.
Jonathan Herrmann, un estudiante de posgrado en el grupo del profesor Soichi Wakatsuki en SLAC y Stanford, colaboró con el equipo de biología molecular estructural del Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) de SLAC en el estudio. Dispersaron un poderoso haz de rayos X de moléculas de proteínas que flotaban en una solución para ver cómo cambiaban las estructuras atómicas de las moléculas a medida que se nucleaban en cristales. Mientras tanto, otros investigadores hicieron una serie de imágenes de microscopio electrónico criogénico (crio-EM) en varios puntos del proceso de nucleación para mostrar lo que sucedió con el tiempo.
En esta ilustración, Los cristales de proteína se unen a 'mosaicos' de seis lados que se forman en la parte superior izquierda y en el extremo derecho, parte de un caparazón protector usado por muchos microbios. Un nuevo estudio se centra en los primeros pasos de la formación de cristales y ayuda a explicar cómo las capas microbianas se ensamblan tan rápidamente. Crédito:Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory
Descubrieron que la formación de cristales se lleva a cabo en dos pasos:un extremo de la molécula de proteína se nuclea en un cristal mientras que el otro extremo, llamado el N-terminal, continúa moviéndose. Entonces el N-terminal se une, y se completa la cristalización. Lejos de ser un rezagado, el extremo N en realidad acelera el paso de nucleación inicial, aunque aún se desconoce exactamente cómo lo hace, dijeron los investigadores, y esto ayuda a explicar por qué los caparazones microbianos se pueden formar de manera tan rápida y eficiente.
