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Articles by Morgan Beeby in JoVE
JoVE General
細菌細胞の電子Cryotomography
1Division of Biology, California Institute of Technology - Caltech, 2Howard Hughes Medical Institute, California Institute of Technology - Caltech
ネイティブに近い状態の細菌細胞の超微細構造を研究するために電子cryotomography（ECT）を使用する方法を私たちは、"高分子"（〜4 nm）の解像度に、ここに示しています。
Other articles by Morgan Beeby on PubMed
可視化とタンパク質ネットワーク ゲノム機能連鎖地図の階層的クラスタ リングに基づく結核の解釈。
ゲノム機能蛋白質細胞複合体と代謝経路の連携や情報の解析、DNA マイクロ アレイなどの高スループット実験から推論できます。ここでの可視化と推論ロゼッタス トーン、系統プロファイル、オペロンによるゲノム機能連携の解釈法と遺伝子近傍保存された計算方法を説明します。このメソッドには、遺伝子は染色体に沿っての順序に従って整理されて 2次元、スキャター プロット上の各重要な機能的なリンケージ蛋白質のペア間の表示位置、ゲノム機能連鎖地図の構築が含まれます。マップの後続階層的クラスタ リング クラスター遺伝子リンケージ プロファイルし、蛋白質機能の推定が容易になります、機能的にリンクされた遺伝子の発見を通してゲノム クラスター機能と同様に明らかにします。我々 このメソッド病原細菌の結核のゲノムに適用することによって細胞壁生合成、シグナル伝達、シャペロン活性, エネルギー代謝および多糖類の生合成に関与するゲノムプロファイリング蛋白質を細胞機能を割り当てる説明します。
蛋白質の構造は原始的な細菌細胞小器官のシェルを形成します。
細菌 microcompartments 原始細胞器官完全蛋白質サブユニットで構成されています。ゲノム シーケンス データベース microcompartments の広範な発生多様な微生物間で明らかにします。原型の細菌 microcompartment カルボキシソーム、炭素固定反応の隔離のための蛋白質のシェルです。我々 6 量体ユニット microcompartment の基本的なビルディング ブロックとして明らかにし、どのようにこれらの hexamers 多面体シェルのフォーム平らな面にアセンブル表示複数カルボキシソーム シェル蛋白質の三次元結晶構造を報告します。シェル間分子輸送を制御することがあります、どの構造を提案する構造のバリエーションは、可能性がありますを支配する、アセンブリとこれらの細胞内コンパートメントのアーキテクチャ。
好熱菌のジスルフィド結合とタンパク質安定化のゲノミクス。
好熱菌の他の生物に致命的な様々 なの高温環境ニッチで頭角を現します。最近では、ゲノム証拠から特定構造の二硫化物結束は専ら細胞外であること、従来のビューに反して、これらの生物の細胞内タンパク質の構造安定化のジスルフィドの重要な役割を関係させた。ここ二硫化物結束の発生タンパク質安定化手法として多くの好熱性原全体を探索する計算と構造の両方のデータが表示されます。計算研究に基づいて、ジスルフィド結合の豊かさを最高のレベルを含む好熱菌を普及して、ことが判明しました。興味深いことに、好熱菌の異なるサブセットのみこのプロパティを展示します。このターゲットの系統学的プロファイルをマッチング蛋白質の計算の検索は、好熱菌の細胞内ジスルフィド結合形成における潜在的なキープレーヤーとして蛋白質ジスルフィド酸化還元酵素として知られている特定の蛋白質をシングルします。最後に、生化学的サポート好熱性蛋白質と 3 つの二硫化物結束の新しい結晶構造の形で文献から知られている構造の調査とともに提示されます。一緒に、結果は生化学専門の洞察と生物によって彼らの蛋白質のエキゾチックな環境を安定させる採用方法の多様性を提供します。調査結果も発散の生物からシーケンスのゲノムに継続的な努力をやる気。
超分子タンパク質の新しいアセンブリを発見するゲノムのパターンを悪用します。
細菌の microcompartments は、特定の酵素と中間代謝区画化によって細菌細胞器官としての機能超分子タンパク質アセンブリです。これらの microcompartments の外側シェルは複数の paralogous 構造タンパク質からアセンブルされます。パラログ一緒に組み立てるために必要なので、自分の遺伝子しばしば一緒に特有なゲノムのパターンに上昇を与えて、同じオペロンから転写される: 細菌の染色体上の近くでエンコードされた複数、通常小さく、paralogous 蛋白質。分子集合体におけるこのパターンの一般性を調査するには、ゲノムのパターンによって細菌 microcompartments を展示として同じような示すタンパク質ファミリー検索比較ゲノミクスのアプローチを採用しました。大規模な超分子集合体の様々 な細菌ガスの小胞, 細菌の pili と小さな熱ショック蛋白質複合体を含むパターンに合うことが示唆されました。検索は、またいくつかの広く分散タンパク質家族現在未知の関数の取得。これらの家族の 1 つからタンパク質実験的特徴し、動作の超分子集合体を示して表示することが判明します。Cotranscribed パラログ多様な分子集合体, と大きな蛋白質アセンブリ ゲノム情報からの新しい種類を発見するために有用なゲノム署名の共通機能であることを締結します。
細菌べん毛モーターの構造的多様性
バクテリアの鞭毛は、自然の最も素晴らしいとよく研究されナノマシンの一つです。その細胞壁アンカーモータは、ミクロンの長繊維を回転させると栄養との距離毒素に対する細菌を推進するために化学エネルギーを使用しています。非常に特定のモデル生物からべん毛モーターについては知られているが、細菌の王国を越え、その多様性はあまり不変の、理想的なマシンとして、モータの臨時の不実表示を可能にする、ことを特徴とする。ここでは、細菌べん毛モーター全体のアーキテクチャの電子cryotomographical調査を提示します。保存された構造のコアが撮像された全11の細菌において観察されたが、驚くほど小説と発散の構造だけでなく、さまざまな対称性は、コアの周囲を観察した。それぞれの生物の特定のモータの遺伝子の存在下および非存在下でモータ構造の相関をすると、位置C-リング下イメージング欠失株が確認されたFliIなど、輸出装置に関与する5つのタンパク質の位置を示唆した。ここに見られる保存され、特別に適応した構造の組み合わせは、この複雑な蛋白質ナノマシンは、異なる種のニーズを満たすために進化してきましたどのように光を投げかけている。
活性化受容器アレイはそのまま残り、六角形ランチ
細菌の化学受容体はexquisitively敏感な、調整可能な、高度に秩序化された、極性の配列にクラスタ化します。これらの配列は、一般的に細胞内シグナル伝達のパラダイムとして役立つが、それはコンフォメーション変化は、ペリプラズムのヒントからの信号を伝達するかは不明のまま、どこに誘引し、細胞質シグナル伝達ドメインへの忌避剤のバインド、。競合レポートのサポートやコンテストの活性化が最大とその完全な分解を含め、配列のパッキングの配置に大きな変化を引き起こすという仮説。電子cryotomographyを使用して、ここではカウロバクターcrescentusでは、細胞内の化学受容器アレイは、異なるメディアに成長したことを示しているとすぐに誘引ガラクトースへの暴露後にはすべて同じ12nmでの六角パッキンの配置、配列のサイズと他の構造パラメータを示す。適応前に誘引または撥バインドされた状態を模倣しΔcheBとΔcheR変異体は、同じ格子構造を示しています。我々はシグナル伝達と増幅がわずかな、ナノスケールの立体構造変化を介して行わなければならないと結論付けている。
ユートロファの成長とポリヒドロキシ顆粒の局在
細菌ユートロファは、生分解性熱可塑性の源であるポリヒドロキシブチレートの細胞質顆粒を形成します。多くのポリヒドロキシブチレート生産の生化学については知られているが、顆粒の形成と成長の細胞生物学は依然として不明である。これまでの研究では、顆粒が中央の足場に、または細胞質内に、内膜のいずれかで形成することを示唆している。ここでは、そのままユートロファ細胞内でネイティブに近い、 "凍結水和"状態の3次元（3-D）で顆粒の起源と発展を監視するための電子cryotomographyを使用していました。細胞膜や足場の内どちらの新生顆粒が見られた。代わりに、すべてのサイズの顆粒は、細胞の長さに沿って細胞質の中心に向かって居住し、脂質のモノ - または二重層のいずれよりも部分的な蛋白質のコーティングでより一貫性のある不連続な表面層を示した。推定される融合顆粒はまた、小さな顆粒が絶えず生成して成長し、マージされていることを示唆している、見られた。一緒に、これらの観察結果ではなくリン脂質ではなく、蛋白質によって被覆された細胞質で生合成の特徴と顆粒形態のモデルをサポートしています。反対の前の細い断面電子顕微鏡（EM）、蛍光顕微鏡、原子間力顕微鏡（AFM）の結果は、核様体凝縮と試料準備によって誘発されるアーティファクトの両方の違いを反映しているのかもしれない。
