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Articles by Morgan Beeby in JoVE
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.
Other articles by Morgan Beeby on PubMed
Visualización E Interpretación De Redes De Proteínas De Mycobacterium Tuberculosis Partiendo De Agrupamiento Jerárquico De Mapas De Vínculo Funcional Del Genoma
Genoma funcionales vínculos entre proteínas celulares complejos y vías metabólicas pueden inferirse de experimentación de alto rendimiento, como microarrays de ADN, o de análisis bioinformático. Aquí describimos un método para la visualización e interpretación del genoma funcionales vínculos deducido por la piedra de Rosetta, perfil filogenético, Operon y métodos computacionales conserva Gene vecino. Este método consiste en la construcción de un mapa de ligamiento funcional de todo el genoma, donde aparece cada vínculo funcional significativa entre un par de proteínas en una parcela de dispersión bidimensional, organizada según el orden de los genes en el cromosoma. Posterior agrupamiento jerárquico del mapa revela racimos de genes con similar funcionales vinculación perfiles y facilita la inferencia de la función de la proteína y el descubrimiento del gene funcionalmente vinculado grupos por todo el genoma. Ilustramos este método aplicándolo al genoma de la tuberculosis del Mycobacterium bacteria patógena, asignando las funciones celulares a previamente desacostumbradas proteínas implicadas en la biosíntesis de la pared celular, transducción, actividad de acompañante, metabolismo energético y biosíntesis de polisacáridos.
Estructuras De La Proteína Formando La Cáscara Del Primitivos Organelos Bacterianas
Microcompartments bacterianas son organelos primitivos compuestos enteramente por subunidades de proteína. Bases de datos de secuencia genómica revelan la presencia generalizada de microcompartments a través de diversos microbios. El prototipo microcompartment bacteriana es el Carboxisoma, una concha de proteína para secuestrar las reacciones de fijación de carbono. Divulgamos las estructuras tridimensionales de cristal de múltiples proteínas de la cáscara de Carboxisoma, revelando una hexámero unidad como el bloque de construcción básico microcompartment y mostrando cómo montar estos hexamers a facetas planas de forma de la concha poliédrica. Las estructuras sugieren cómo puede controlarse el transporte molecular a través de la cáscara y cómo variaciones estructurales podrían gobernar la Asamblea y la arquitectura de estos compartimientos subcelulares.
La Genómica De La Estabilización De La Vinculación Y Proteína Disulfuro En Thermophiles
Organismos termófilos florecen en variados nichos ambientales de alta temperatura que son mortales a otros organismos. Recientemente, la evidencia genómica ha implicado un papel crítico para enlaces de disulfuro en la estabilización estructural de proteínas intracelulares de algunos de estos organismos, contrariamente a la visión convencional que disulfuro estructurales es exclusivamente extracelular. Aquí se presentan datos tanto estructurales como computacionales para explorar la ocurrencia de disulfuro como un método de estabilización de la proteína a través de muchos procariotas termófilos. Basado en estudios computacionales, riqueza de disulfuro resulta para ser generalizada, con thermophiles que contiene los niveles más altos. Curiosamente, sólo un subconjunto distinto de thermophiles exhiben esta propiedad. Una búsqueda computacional para emparejar este perfil filogenético del destino de proteínas señala a una proteína específica, denominada oxidorreductasa disulfuro de proteína, como un potencial actor clave en la formación termófilos disulfuro intracelular. Por último, apoyo bioquímico en forma de una nueva estructura de cristal de una proteína termófila con tres enlaces de disulfuro se presenta junto con una encuesta de estructuras conocidas de la literatura. Juntos, los resultados proporcionan la penetración en la especialización bioquímica y la diversidad de métodos empleados por los organismos para estabilizar sus proteínas en ambientes exóticos. Los resultados también motivan a continuos esfuerzos para secuenciar genomas de organismos divergentes.
Explotando Patrones Genómicos Para Descubrir Nuevas Asambleas Supramolecular De La Proteína
Microcompartments bacterianas son ensamblados supramoleculares de proteína que funcionan como organelos bacterianos por compartimentar las enzimas particulares e intermediarios metabólicos. Las capas externas de estos microcompartments son ensamblados de múltiples proteínas estructurales parálogo. Porque los paralogs se necesitan para armar juntos, sus genes se transcriben a menudo juntos de operon del mismo, dando lugar a un patrón distintivo de genómico: múltiples, normalmente pequeñas, parálogo proteínas codificadas en proximidad cercana en el cromosoma bacteriano. Para investigar la generalidad de este patrón en ensamblados supramoleculares, empleamos un enfoque de genómica comparativa para buscar familias de proteínas que muestran el mismo tipo de patrón genómico como que microcompartments bacteriana. Los resultados indican que una variedad de grandes conjuntos supramoleculares encajan en el patrón, incluyendo las vesículas del gas bacteriana, pili bacteriana y complejos de la proteína de choque térmico pequeño. La búsqueda también había obtenido varias familias de proteínas ampliamente distribuida de función desconocida actualmente. Las proteínas de una de estas familias se caracteriza experimentalmente y que demuestran un comportamiento indicativo de ensamblaje supramolecular. Concluimos que la paralogs cotranscribed son una característica común de diversos conjuntos supramoleculares y una firma genómica útil para descubrir nuevos tipos de montajes de proteína grande de datos genómicos.
La Diversidad Estructural De Las Bacterias Motors Flagelar
El flagelo bacteriano es una de las nanomáquinas más sorprendente y bien estudiado de la naturaleza. Su pared celular anclado el motor utiliza la energía química para hacer girar un filamento de micras de largo y propulsar a la bacteria a los alimentos y lejos de las toxinas. Aunque se sabe mucho sobre los motores flagelares de ciertos organismos modelo, su diversidad en todo el reino bacteriano es muy bien caracterizada, que permite la tergiversación ocasional del motor como una máquina de todos los idiomas, ideal. A continuación, presentamos una encuesta electrónica cryotomographical de las arquitecturas de motor flagelar a través de las bacterias. Mientras que un núcleo estructural conservada se observó en todas las 11 bacterias con imagen, las estructuras sorprendentemente nuevos y divergentes, así como diferentes simetrías se observó que rodea al núcleo. Correlacionar las estructuras de motor con la presencia y ausencia de genes de motor particulares de cada organismo sugirió la ubicación de cinco proteínas implicadas en el aparato de exportación incluyendo flii, cuya posición por debajo del anillo C fue confirmada por imágenes una supresión cepa. La combinación de estructuras conservadas y adaptados especialmente ven en la foto arroja luz sobre cómo este complejo de proteínas nanomáquina ha evolucionado para satisfacer las necesidades de las diferentes especies.
Las Matrices Quimiorreceptoras Activados Permanecen Intactas Y Bolsas Hexagonal
Quimiorreceptores bacterianas se agrupan en exquisitively sensibles, ajustables y muy ordenadas, las matrices polares. Mientras que estas matrices sirven como paradigmas de la señalización celular en general, no está claro qué cambios conformacionales transducción de señales desde las puntas periplasmic, donde se unen atrayentes y repelentes, a los dominios de señalización citoplasmáticas. Informes de apoyo en conflicto y el concurso de la hipótesis de que la activación provoca grandes cambios en el empaquetamiento de las matrices, hasta e incluyendo su desmontaje completo. Usando cryotomography electrón, aquí se muestra que en Caulobacter crescentus, las matrices quimiorreceptoras en las células cultivadas en diferentes medios e inmediatamente después de la exposición a la galactosa atrayente toda exposición a los mismos 12 nm hexagonal de empaquetamiento, tamaño de la matriz y otros parámetros estructurales. Mutantes ΔcheB y ΔcheR que imitan los estados-atrayentes o repelentes determinado con anterioridad a la adaptación también muestran la estructura de la red misma. Llegamos a la conclusión de que la señal de transducción y amplificación debe llevarse a cabo sólo a través de pequeños cambios conformacionales a nanoescala.
El Crecimiento Y La Localización De Gránulos Polihidroxibutirato En Ralstonia Eutropha
La bacteria Ralstonia eutropha forma de gránulos citoplasmáticos polihidroxibutirato que son una fuente de material termoplástico biodegradable. Aunque se sabe mucho sobre la bioquímica de la producción de polihidroxibutirato, la biología celular de la formación de los gránulos y el crecimiento sigue siendo poco clara. Estudios anteriores han sugerido que los gránulos forman ya sea en la membrana interna, en un andamio central, o en el citoplasma. Aquí hemos utilizado cryotomography electrónica para monitorear la génesis y el desarrollo de gránulos en 3 dimensiones (3-D) en un casi nativo, "congelado-hidratado" del Estado en las células intactas Ralstonia eutropha. Ni los gránulos nacientes dentro de la membrana celular ni andamios se observaron. En su lugar, los gránulos de todos los tamaños residió hacia el centro del citoplasma a lo largo de la longitud de la célula y exhibió una capa superficial discontinua más consistente con un revestimiento parcial de proteínas que cualquiera de un lípido mono o bicapa. Supuestamente gránulos de fusión también se observaron, lo que sugiere que los gránulos pequeños se genera continuamente y luego crecen y se fusionan. En conjunto, estas observaciones apoyan un modelo de la que forma la biogénesis gránulos en el citoplasma recubierta no por fosfolípidos, pero por la proteína. Anterior delgada sección de microscopía electrónica (EM), microscopía de fluorescencia y microscopía de fuerza atómica (AFM) de lo contrario los resultados pueden reflejar tanto las diferencias en la condensación nucleoide y la muestra inducidas por la preparación de artefactos.
