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JoVE General
Electron Cryotomography de las células bacterianas
1Division of Biology, California Institute of Technology - Caltech, 2Howard Hughes Medical Institute, California Institute of Technology - Caltech
Se ilustra aquí el uso de electrones cryotomography (TEC) para estudiar la ultraestructura de las células bacterianas en casi nativo estados, a "macromoleculares" (~ 4 nm) de resolución.
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La Estructura De Deformación Aislados Synechococcus WH8102 Carboxysomes Según Lo Revelado Por Electron Cryotomography
Carboxysomes son orgánulos como cuerpos poliédricos que se encuentran en las bacterias quimioautotróficas cianobacterias y muchos que se piensan para facilitar la fijación de carbono. Carboxysomes están delimitadas por una carcasa exterior proteínico y lleno de ribulosa 1,5-bisfosfato carboxilasa / oxigenasa (Rubisco), la primera enzima en el CO (2) vía la fijación, pero exactamente cómo mejorar la fijación de carbono no está claro. Aquí mostramos la estructura tridimensional de carboxysomes purificada a partir de la cepa de Synechococcus WH8102 las especies según lo revelado por cryotomography de electrones. Hemos encontrado que mientras que los tamaños de carboxysomes individuales en este organismo varió de 114 nm a 137 nm, sorprendentemente, todos eran aproximadamente icosaédrica. Había en promedio alrededor de 250 RuBisCOs por carboxysome, organizados en tres o cuatro capas concéntricas. Algunos modelos de la función carboxysome dependerá de contactos específicos entre RuBisCOs individuales y la camisa, pero no hay pruebas de tales contactos se encontró: no hay patrones sistemáticos de conexión de densidades o posiciones Rubisco contra la red presunta hexagonal de la cáscara puede discernirse, y mostró las simulaciones que las fuerzas de embalaje Sólo podría ser responsable de la organización en capas de RuBisCOs.
Hacia Un Mejor Entendimiento De Biomecánica De Células Bacterianas
Después de décadas de investigación en genética y la bioquímica, el metabolismo básico de las bacterias es algo muy asumido. Además de metabolismo básico, sin embargo, las células bacterianas también llevan a cabo una serie de tareas mecánicas, tales como el mantenimiento de una forma característica, se desplazan dentro de su medio ambiente, la segregación de su genoma, y se dividan. Los principales avances en tecnologías de imagen como la microscopía de luz de fluorescencia (FLM) y un electrón cryotomography (TEC) ha proporcionado una nueva visión de las ultraestructuras bacterianas que realizar estas tareas. Ahora está claro, por ejemplo, que las bacterias están muy bien organizados, poseen citoesqueletos, genomas especialmente dispuestos, compartimientos internos y cuidadosamente colocados máquinas macromoleculares. Estas estructuras y sus funciones se revisan en forma de un informe de avance hacia una comprensión completa biomecánico de una célula bacteriana generalizada. El objetivo de la eventual integración de los datos genéticos, bioquímicos, imágenes y biofísica en la espacialmente explícitos, los modelos de predicción mecánica de células enteras se pone de relieve.
Organización, Estructura Y Montaje De Alfa-carboxysomes Determinado Por Cryotomography De Electrones De Las Células Intactas
Carboxysomes son cuerpos de inclusión poliédricos que juegan un papel clave en el metabolismo autotrófico en muchas bacterias. Usando cryotomography electrones, hemos examinado carboxysomes en sus estados nativos dentro de las células intactas de tres bacterias quimiolitoautotróficas. Hemos encontrado que carboxysomes generalmente se agrupan en grupos distintos dentro del citoplasma, a menudo en la vecindad inmediata de los gránulos de polifosfato, y una red regular de la densidad con frecuencia se conecta a gránulos carboxysomes cercanas. Pequeños cuerpos granulares se observaron también dentro de carboxysomes. Estas observaciones sugieren una relación funcional entre carboxysomes y gránulos de polifosfato. Carboxysomes exhiben mayor tamaño, forma, y la variabilidad de la composición en las células que en preparaciones purificadas. Por último, se observó carboxysomes en distintas fases de montaje, así como las estructuras filamentosas que se atribuyen a la proteína de cubierta mal instalado. Sorprendentemente, no más de un carboxysome parcial se observó nunca por célula. Basándose en estas observaciones, se propone un modelo para el montaje carboxysome en el que la cáscara y el interior de la RuBisCO (ribulosa-1 ,5-bisfosfato carboxilasa / oxigenasa) Forma red al mismo tiempo, probablemente guiado por interacciones específicas entre las proteínas de concha y RuBisCOs.
Remodelación De Peptidoglicano Y La Reconversión De Una Membrana Interna En Una Membrana Externa Durante La Esporulación
Dos rasgos distintivos del phylum Firmicute, que incluye las clases de bacilos y clostridios, son su capacidad para formar endosporas y su "gram-positivo" de una sola membrana, gruesa pared celular de estructura envolvente. Longum Acetonema es parte de una familia menos conocida (el Veillonellaceae) de clostridios que endosporas forma sino que son sorprendentemente "gram negativo", que posee tanto una membrana interna y externa y una pared celular delgada. Aquí, presentamos resolución macromolecular, 3D electrones imágenes cryotomographic de vegetativas, esporulantes, y germinar células A. longum que muestran que durante el proceso de esporulación, la membrana interna de la célula madre se invierte y se transformó para convertirse en la membrana externa de la célula germinar. Peptidoglicano persiste a lo largo, dando lugar a una versión revisada del "continuo" modelo de su papel en el proceso. Junto con los análisis genómicos, estos resultados apuntan a la esporulación como un mecanismo por el cual la membrana externa bacteriana puede haber surgido y longum A. como un posible "eslabón perdido" entre las bacterias de una y dos con membrana.
