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Articles by Dylan M. Morris in JoVE
JoVE General
Cryotomography elettrone di cellule batteriche
1Division of Biology, California Institute of Technology - Caltech, 2Howard Hughes Medical Institute, California Institute of Technology - Caltech
Illustriamo qui come utilizzare elettroni cryotomography (ECT) per studiare l'ultrastruttura delle cellule batteriche in quasi native stati, a "macromolecolari" (~ 4 nm) risoluzione.
Other articles by Dylan M. Morris on PubMed
La Struttura Dell'isolato Prochlorococcus Marinus Strain WH8102 Carboxysomes Come Rivelato Dall'elettrone Cryotomography
Carboxysomes sono organello-come poliedrico corpi trovati in molti batteri chemioautotrofi che sono pensati per facilitare la fissazione del carbonio e cianobatteri. Carboxysomes sono delimitate da un guscio esterno proteinico e riempito con ribulosio 1,5-bisfosfato carbossilasi/ossigenasi (RuBisCO), il primo enzima nella via della fissazione mentre, ma non è chiaro esattamente come essi migliorare la fissazione del carbonio. Qui riportiamo la struttura tridimensionale di carboxysomes purificato da Acinetobacter specie ceppo WH8102 come rivelato dall'elettrone cryotomography. Abbiamo scoperto che mentre le dimensioni delle singole carboxysomes in questo organismo variato da 114 nm a 137 nm, sorprendentemente, tutti erano circa icosaedrici. C'erano in media circa 250 RuBisCOs per Carbossisoma, organizzati in tre o quattro strati concentrici. Alcuni modelli della funzione Carbossisoma dipendono da specifici contatti tra singoli RuBisCOs e la shell, ma è stata trovata alcuna prova di tali contatti: no sistematici schemi di collegamento di densità o RuBisCO posizioni contro la shell di presunta reticolo esagonale potrebbe essere individuato e simulazioni hanno mostrati che imballaggio le forze da sola potrebbero rappresentare per l'organizzazione a strati di RuBisCOs.
Verso Una Comprensione Biomeccanica Di Cellule Batteriche Intere
Dopo decenni di ricerca in biochimica e genetica, il metabolismo di base dei batteri ora è ben compreso. Oltre a metabolismo del nucleo, tuttavia, le cellule batteriche anche eseguono un certo numero di compiti meccanici quali il mantenimento di una forma caratteristica, lo spostamento all'interno del loro ambiente, separare il loro genoma e dividendo. Importanti progressi nella microscopia di fluorescenza (fLM) e elettrone cryotomography (ECT) tecnologie di imaging hanno fornito nuovo spaccato gli ultrastrutture batteriche che eseguire queste attività. È ora chiaro, per esempio, che batteri sono altamente organizzati, in possesso di cytoskeletons, specificamente organizzato genomi, scomparti interni e accuratamente posizionati macchine macromolecolare. Queste strutture e le loro funzioni sono rivisti qui sotto forma di una relazione sui progressi compiuti verso una comprensione completa biomeccanica di una cellula batterica generalizzata. L'obiettivo di integrare alla fine dei dati genetici, biochimici, imaging e biofisici in modelli spazialmente espliciti, meccanicamente predittive delle cellule intere è evidenziato.
Organizzazione, Struttura E Montaggio Di Alfa-carboxysomes Determinato Dall'elettrone Cryotomography Di Cellule Intatte
Carboxysomes sono i corpi di inclusione poliedrico che gioca un ruolo chiave nel metabolismo autotrofi in molti batteri. Usando elettrone cryotomography, abbiamo esaminato carboxysomes nei loro Stati nativi all'interno di cellule intatte di tre batteri chemolithoautotrophic. Abbiamo trovato che carboxysomes cluster generalmente in gruppi distinti all'interno del citoplasma, spesso nelle immediate vicinanze di granuli di polifosfato, e un reticolo regolare di densità collega frequentemente granuli alla vicina carboxysomes. Piccoli corpi granulari sono stati visti anche all'interno di carboxysomes. Queste osservazioni suggeriscono un rapporto funzionale tra carboxysomes e polifosfato granuli. Carboxysomes esposto una maggiore dimensione, forma e variabilità composizionale in cellule che in preparazioni purificate. Infine, abbiamo osservato carboxysomes in varie fasi di assemblaggio, come pure strutture filamentose che attribuiamo alla proteina misassembled shell. Sorprendentemente, non più di una Carbossisoma parziale è stato mai osservato per ogni cella. Sulla base di queste osservazioni, proponiamo un modello per il montaggio di Carbossisoma in cui il guscio e interna forma RuBisCO (ribulosio-1,5-bisfosfato carbossilasi/ossigenasi) reticolo simultaneamente, probabilmente guidati da specifiche interazioni tra proteine shell e RuBisCOs.
Peptidoglicano Rimodellamento E La Conversione Di Una Membrana Interna in Una Membrana Esterna Durante La Sporulazione
Due tratti distintivi del phylum Firmicute, che include le classi Bacilli e clostridi, sono la loro capacità di endospore forma e la loro struttura "Gram-positivi" busta singola membrana, parete-spessore-cellulare. Acetonema longum è parte di una famiglia meno noti (la Veillonellaceae) di clostridi che formano endospore ma che sono sorprendentemente "Gram-negativo," possesso di una membrana interna ed esterna e una sottile parete cellulare. Presentiamo qui, macromolecolari risoluzione, immagini di elettroni 3D cryotomographic di vegetativa, sporulanti e germinazione celle a. longum mostrando che durante il processo di sporulazione, la membrana interna della cellula madre viene invertita e trasformata per diventare la membrana esterna della cellula germinativa. Peptidoglicano persiste in tutto, portando a un modello riveduto, "continuo" del suo ruolo nel processo. Accoppiato con analisi genomiche, questi risultati punto per sporulazione come un meccanismo di manifestatesi membrana esterna batterica può e a. longum come un potenziale "anello mancante" tra singolo e doppio-membrana batteri.
