Measuring the Bending Stiffness of Bacterial Cells Using an Optical Trap

We developed a protocol to measure the bending rigidity of filamentous rod-shaped bacteria. Forces are applied with an optical trap, a microscopic ...

Princeton University

&#x4E1D;&#x72B6;&#x7EC6;&#x80DE;&#x9AA8;&#x67B6;&#x5F88;&#x5927;&#x7A0B;&#x5EA6;&#x4E0A;&#x89C4;&#x5B9A;&#x4E86;&#x7269;&#x7406;&#x5F62;&#x72B6;&#x548C;&#x771F;&#x6838;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x529B;&#x5B66;&#x6027;&#x80FD;&#x3002;&#x5728;&#x7EC6;&#x83CC;&#x4E2D;&#xFF0C;&#x6700;&#x8FD1;&#x5DF2;&#x53D1;&#x73B0;&#x4E86;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x540C;&#x6E90;&#x7684;&#x6240;&#x6709;&#x4E09;&#x4E2A;&#x7C7B;&#x7684;&#x771F;&#x6838;&#x7EC6;&#x80DE;&#x9AA8;&#x67B6;&#x957F;&#x4E1D;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x7684;&#x7EC6;&#x83CC;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5F62;&#x72B6;&#x7EF4;&#x6301;&#x81F3;&#x5173;&#x91CD;&#x8981;&#xFF0C;&#x800C;&#x4E14;&#x5DF2;&#x8BC1;&#x660E;&#x6307;&#x5BFC;&#x5B9A;&#x4F4D;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x5899;&#x4FEE;&#x6539;&#x7684;&#x5173;&#x952E;&#x9176;&#x3002;&#x7136;&#x800C;&#xFF0C;&#x7EC6;&#x83CC;&#x7EC6;&#x80DE;&#x9AA8;&#x67B6;&#x662F;&#x5426;&#x7531;&#x4E8E;&#x4E0D;&#x591F;&#x786C;&#xFF0C;&#x4F1A;&#x5F71;&#x54CD;&#x6574;&#x4F53;&#x673A;&#x68B0;&#x521A;&#x5EA6;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x5DF2;&#x4E0D;&#x88AB;&#x63A2;&#x6D4B;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x53EF;&#x4EE5;&#x7528;&#x5149;&#x5B66;&#x9677;&#x9631;&#x6765;&#x6D4B;&#x91CF;&#x5F2F;&#x66F2;&#x521A;&#x5EA6;&#x7684;&#x6D3B;&#x5927;&#x80A0;&#x57C3;&#x5E0C;&#x6C0F;&#x5927;&#x80A0;&#x6746;&#x83CC;&#x7EC6;&#x80DE;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x53D1;&#x73B0;&#x808C;&#x52A8;&#x86CB;&#x767D;&#x540C;&#x6E90; MreB &#x8D21;&#x732E;&#x51E0;&#x4E4E;&#x4E00;&#x6837;&#x7684;&#x4E00;&#x4E2A;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x80BD;&#x805A;&#x7CD6;&#x7EC6;&#x80DE;&#x58C1;&#x7684;&#x521A;&#x5EA6;&#x3002;&#x901A;&#x8FC7;&#x5B9A;&#x91CF;&#x6A21;&#x578B;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x6D4B;&#x91CF;&#x6570;&#x636E;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x6570;&#x636E;&#x8868;&#x660E; MreB &#x786C;&#x6027;&#x6302;&#x94A9;&#x7EC6;&#x80DE;&#x58C1;&#xFF0C;&#x63D0;&#x9AD8;&#x6574;&#x4E2A;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x7684;&#x673A;&#x68B0;&#x521A;&#x5EA6;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x6570;&#x636E;&#x662F;&#x7EC6;&#x83CC;&#x7EC6;&#x80DE;&#x9AA8;&#x67B6;&#x6709;&#x52A9;&#x4E8E;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x673A;&#x68B0;&#x5B8C;&#x6574;&#x6027;&#x4E00;&#x6837;&#x4E00;&#x6837;&#x5728;&#x771F;&#x6838;&#x7EC6;&#x80DE;&#x4E2D;&#x7684;&#x7B2C;&#x4E00;&#x4E2A;&#x8BC1;&#x636E;&#x3002;

&#x957F;&#x4E1D;&#x72B6;&#x808C;&#x52A8;&#x86CB;&#x767D;&#x7EC6;&#x80DE;&#x9AA8;&#x67B6;&#x5BF9;&#x7EC6;&#x80DE;&#x529B;&#x5B66;&#x5728;&#x7EC6;&#x83CC;&#x4E2D;&#x4F5C;&#x51FA;&#x8D21;&#x732E;&#x3002;

A filamentous cytoskeleton largely governs the physical shape and mechanical properties of eukaryotic cells. In bacteria, proteins homologous to all three classes of eukaryotic cytoskeletal filaments have recently been discovered. These proteins are essential for the maintenance of bacterial cell shape and have been shown to guide the localization of key cell-wall-modifying enzymes. However, whether the bacterial cytoskeleton is stiff enough to affect the overall mechanical rigidity of a cell has not been probed. Here, we used an optical trap to measure the bending rigidity of live Escherichia coli cells. We find that the actin-homolog MreB contributes nearly as much to the stiffness of a cell as the peptidoglycan cell wall. By quantitatively modeling these measurements, our data indicate that the MreB is rigidly linked to the cell wall, increasing the mechanical stiffness of the overall system. These data are the first evidence that the bacterial cytoskeleton contributes to the mechanical integrity of a cell in much the same way as it does in eukaryotes.

Actin-like cytoskeleton filaments contribute to cell mechanics in bacteria.

Un cytosquelette filamenteux r&#xE9;git en grande partie la forme physique et les propri&#xE9;t&#xE9;s m&#xE9;caniques des cellules eucaryotes. Chez les bact&#xE9;ries, les prot&#xE9;ines homologues &#xE0; tous les trois classes de filaments du cytosquelette eucaryotes ont &#xE9;t&#xE9; r&#xE9;cemment d&#xE9;couverts. Ces prot&#xE9;ines sont essentielles pour le maintien de la forme de la cellule bact&#xE9;rienne et ont &#xE9;t&#xE9; montr&#xE9;s pour guider la localisation des principaux de la paroi cellulaire-enzymes qui modifient. Toutefois, si le cytosquelette bact&#xE9;rien est suffisamment rigide pour affecter la rigidit&#xE9; de l&#x26;#39;ensemble m&#xE9;canique d&#x26;#39;une cellule n&#x26;#39;a pas &#xE9;t&#xE9; sond&#xE9;. Ici, nous avons utilis&#xE9; un pi&#xE8;ge optique pour mesurer la rigidit&#xE9; &#xE0; la flexion de cellules vivantes d&#x26;#39;Escherichia coli. Nous constatons que la MreB actine-homologue contribue autant &#xE0; la rigidit&#xE9; d&#x26;#39;une cellule que la paroi cellulaire du peptidoglycane. Par quantitativement la mod&#xE9;lisation de ces mesures, nos donn&#xE9;es indiquent que la MreB est rigidement li&#xE9; &#xE0; la paroi cellulaire, ce qui augmente la rigidit&#xE9; m&#xE9;canique de l&#x26;#39;ensemble du syst&#xE8;me. Ces donn&#xE9;es constituent la premi&#xE8;re preuve que le cytosquelette bact&#xE9;rien contribue &#xE0; l&#x26;#39;int&#xE9;grit&#xE9; m&#xE9;canique d&#x26;#39;une cellule dans une grande partie de la m&#xEA;me mani&#xE8;re comme il le fait chez les eucaryotes.

Actin-like filaments du cytosquelette Contribuer &#xE0; la m&#xE9;canique cellulaire chez les bact&#xE9;ries

Eine filament&ouml;se Zytoskeletts regelt weitgehend die Kondition und die mechanischen Eigenschaften der eukaryotischen Zellen. In Bakterien sind f&uuml;r alle drei Klassen eukaryotische Zytoskelett Filamente homologe Proteine vor kurzem entdeckt worden. Diese Proteine sind essentiell f&uuml;r die Aufrechterhaltung der Bakterienzelle Form und sind gezeigt worden, um die Lokalisierung der zentralen Zelle-Wand-&auml;ndern Enzyme zu f&uuml;hren. Jedoch hat ob bakterielle Zytoskeletts ist steif genug, um die insgesamt mechanische Steifigkeit einer Zelle beeinflussen nicht untersucht worden. Hier haben wir eine optische Falle um die Biege Steifigkeit der lebenden Escherichia coli Zellen zu messen. Wir finden, dass die Aktin-Homolog MreB ann&auml;hernd so viel f&uuml;r die Steifigkeit einer Zelle als die Zellwand Peptidoglycan beitr&auml;gt. Durch quantitativ modellieren diese Messungen, zeigen unsere Daten, dass die MreB starr mit der Zellwand zusammenh&auml;ngt erh&ouml;ht die mechanische Steifigkeit des Gesamtsystems. Diese Daten sind die ersten Beweise, die bakterielle Zytoskeletts der mechanischen Integrit&auml;t einer Zelle in der gleichen Weise tr&auml;gt, wie in Eukaryoten.

Wie Aktin-Zytoskeletts Filamente tragen zur Zelle Mechanik in Bakterien.

Un citoscheletro filamentosa governa in gran parte la forma fisica e le propriet&agrave; meccaniche delle cellule eucariotiche. Nei batteri, proteine omologhe a tutte le tre classi di filamenti del citoscheletro eucariotici sono stati recentemente scoperti. Queste proteine sono essenziali per il mantenimento della forma della cellula batterica e hanno dimostrate di guidare la localizzazione di enzimi chiave cella-muro-modifica. Tuttavia, se il citoscheletro batterico &egrave; sufficientemente rigido per interessare la rigidit&agrave; meccanica complessiva di una cella &egrave; non stato sondato. Qui, abbiamo usato una trappola ottica per misurare la curvatura rigidit&agrave; delle celle in tensione Escherichia coli. Troviamo che l&#39;actina-omologo MreB contribuisce quasi tanto per la rigidit&agrave; di una cella come la parete cellulare di peptidoglicano. Modellando quantitativamente queste misurazioni, i nostri dati indicano che il MreB &egrave; rigidamente collegato alla parete delle cellule, aumentando la rigidit&agrave; meccanica del sistema complessivo. Questi dati sono la prima evidenza che il citoscheletro batterico contribuisce all&#39;integrit&agrave; meccanica di una cella nello stesso modo come fa negli eucarioti.

Filamenti del citoscheletro di actina-come contribuiscono alla meccanica delle cellule in batteri.

&#x7CF8;&#x72B6;&#x7D30;&#x80DE;&#x9AA8;&#x683C;&#x306F;&#x3001;&#x4E3B;&#x306B;&#x771F;&#x6838;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x7269;&#x7406;&#x7684;&#x306A;&#x5F62;&#x72B6;&#x3068;&#x6A5F;&#x68B0;&#x7684;&#x6027;&#x8CEA;&#x3092;&#x652F;&#x914D;&#x3059;&#x308B;&#x3002;&#x7D30;&#x83CC;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x76F8;&#x540C;&#x771F;&#x6838;&#x751F;&#x7269;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x9AA8;&#x683C;&#x30D5;&#x30A3;&#x30E9;&#x30E1;&#x30F3;&#x30C8;&#x306E;3&#x3064;&#x306E;&#x3059;&#x3079;&#x3066;&#x306E;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x3078;&#x306E;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x306F;&#x3001;&#x6700;&#x8FD1;&#x767A;&#x898B;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x306F;&#x3001;&#x7D30;&#x83CC;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x5F62;&#x72B6;&#x306E;&#x7DAD;&#x6301;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x4E0D;&#x53EF;&#x6B20;&#x3067;&#x3042;&#x308A;&#x3001;&#x4E3B;&#x8981;&#x306A;&#x7D30;&#x80DE;&#x58C1;&#x4FEE;&#x98FE;&#x9175;&#x7D20;&#x306E;&#x5C40;&#x5728;&#x3092;&#x5C0E;&#x304F;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x793A;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3002;&#x3057;&#x304B;&#x3057;&#x3001;&#x7D30;&#x83CC;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x9AA8;&#x683C;&#x306F;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x5168;&#x4F53;&#x7684;&#x306A;&#x6A5F;&#x68B0;&#x7684;&#x525B;&#x6027;&#x306B;&#x5F71;&#x97FF;&#x3059;&#x308B;&#x307B;&#x3069;&#x5805;&#x3044;&#x304B;&#x3069;&#x3046;&#x304B;&#x3092;&#x63A2;&#x67FB;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x305B;&#x3093;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x30E9;&#x30A4;&#x30D6;&#x5927;&#x8178;&#x83CC;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x66F2;&#x3052;&#x525B;&#x6027;&#x3092;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x5149;&#x30C8;&#x30E9;&#x30C3;&#x30D7;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x30A2;&#x30AF;&#x30C1;&#x30F3;&#x30DB;&#x30E2;&#x30ED;&#x30B0;MreB&#x304C;&#x30DA;&#x30D7;&#x30C1;&#x30C9;&#x30B0;&#x30EA;&#x30AB;&#x30F3;&#x7D30;&#x80DE;&#x58C1;&#x306A;&#x3069;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x525B;&#x6027;&#x306B;&#x307B;&#x307C;&#x540C;&#x3058;&#x304F;&#x3089;&#x3044;&#x306B;&#x5BC4;&#x4E0E;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x898B;&#x3064;&#x3051;&#x308B;&#x3002;&#x5B9A;&#x91CF;&#x7684;&#x306B;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x5024;&#x3092;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x5316;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x3001;&#x6211;&#x3005;&#x306E;&#x30C7;&#x30FC;&#x30BF;&#x306F;MreB&#x304C;&#x5805;&#x304F;&#x3001;&#x30B7;&#x30B9;&#x30C6;&#x30E0;&#x5168;&#x4F53;&#x306E;&#x6A5F;&#x68B0;&#x7684;&#x525B;&#x6027;&#x3092;&#x9AD8;&#x3081;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x58C1;&#x306B;&#x30EA;&#x30F3;&#x30AF;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30C7;&#x30FC;&#x30BF;&#x306F;&#x3001;&#x7D30;&#x83CC;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x9AA8;&#x683C;&#x306F;&#x3001;&#x305D;&#x308C;&#x304C;&#x771F;&#x6838;&#x751F;&#x7269;&#x3067;&#x306A;&#x3044;&#x3068;&#x307B;&#x307C;&#x540C;&#x3058;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3067;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x6A5F;&#x68B0;&#x7684;&#x5B8C;&#x5168;&#x6027;&#x306B;&#x5BC4;&#x4E0E;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x6700;&#x521D;&#x306E;&#x8A3C;&#x62E0;&#x3067;&#x3042;&#x308B;&#x3002;

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Filamentous cytoskeleton &#xC8FC;&#xB85C; &#xBB3C;&#xB9AC;&#xC801; &#xD615;&#xD0DC;&#xC640; &#xC9C4; &#xD575; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xAE30;&#xACC4;&#xC801; &#xD2B9;&#xC131;&#xC744; &#xC81C;&#xC5B4;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC544;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC9C4; &#xD575; cytoskeletal &#xD544; &#xB77C; &#xBA58; &#xD2B8;&#xC758; &#xBAA8;&#xB4E0; &#xC138; &#xAC00;&#xC9C0; &#xD074;&#xB798;&#xC2A4;&#xC5D0; &#xB3D9;&#xC885; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xBC1C;&#xACAC; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xCD5C;&#xADFC;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8;&#xACFC; &#xC138;&#xADE0; &#xC138;&#xD3EC; &#xBAA8;&#xC591; &#xC720;&#xC9C0;&#xC5D0; &#xD544;&#xC218;&#xC801;&#xC778; &#xC8FC;&#xC694; &#xC138;&#xD3EC; &#xBCBD; &#xC218;&#xC815; &#xD6A8;&#xC18C;&#xC758; &#xC9C0;&#xC5ED;&#xD654; &#xC548;&#xB0B4; &#xD45C;&#xC2DC; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADF8;&#xB7EC;&#xB098;, &#xC138;&#xADE0;&#xC131; cytoskeleton &#xC778;&#xC9C0; &#xC140;&#xC758; &#xC804;&#xCCB4;&#xC801;&#xC778; &#xAE30;&#xACC4;&#xC801; &#xAC15;&#xC131;&#xC5D0; &#xC601;&#xD5A5;&#xC744; &#xBBF8;&#xCE60; &#xC815;&#xB3C4;&#xB85C; &#xBEE3; &#xBEE3; &#xD55C; &#xC788;&#xB2E4; &#xD558;&#xC9C0; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xC870;&#xC0AC;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xAD11;&#xD559; &#xD2B8;&#xB7A9;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558;&#xB294; &#xB77C;&#xC774;&#xBE0C; Escherichia&#xC758; &#xB300;&#xC7A5;&#xADE0; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xD728; &#xAC15;&#xC131; &#xCE21;&#xC815; &#xD558;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xB9D0;&#xB77C; &#xCCB4; MreB peptidoglycan &#xC138;&#xD3EC; &#xBCBD;&#xC73C;&#xB85C; &#xC140;&#xC758; &#xAC15;&#xC131;&#xC5D0; &#xAC70;&#xC758; &#xB9CC;&#xD07C; &#xAE30;&#xC5EC;&#xB97C; &#xCC3E;&#xC73C;&#xC2ED;&#xC2DC;&#xC624;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xCE21;&#xC815; &#xC591;&#xC801; &#xBAA8;&#xB378;&#xB9C1; &#xD558; &#xC5EC; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xB370;&#xC774;&#xD130;&#xB294; Mreb&#xB294; &#xC5C4;&#xACA9; &#xD558; &#xAC8C; &#xC5F0;&#xACB0; &#xB41C; &#xC138;&#xD3EC; &#xBCBD;&#xC744; &#xC804;&#xCCB4; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC758; &#xAE30;&#xACC4;&#xC801; &#xAC15;&#xC131; &#xC99D;&#xAC00; &#xB098;&#xD0C0;&#xB0C5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xB370;&#xC774;&#xD130;&#xB294; &#xC9C4;&#xD575;&#xC0DD;&#xBB3C;&#xC5D0;&#xC11C;&#xC640; &#xB9C8;&#xCC2C;&#xAC00;&#xC9C0;&#xB85C; &#xC138;&#xADE0; cytoskeleton &#xAC70;&#xC758; &#xB3D9;&#xC77C;&#xD55C; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC73C;&#xB85C; &#xC140;&#xC758; &#xAE30;&#xACC4;&#xC801; &#xBB34;&#xACB0;&#xC131;&#xC5D0; &#xAE30;&#xC5EC; &#xCCAB; &#xBC88;&#xC9F8; &#xC99D;&#xAC70;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xB9D0;&#xB77C; &#xAC19;&#xC740; cytoskeleton &#xD544; &#xB77C; &#xBA58; &#xD2B8; &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC544;&#xC758; &#xC138;&#xD3EC; &#xC5ED;&#xD559;&#xC5D0; &#xAE30;&#xC5EC;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Una gran parte del citoesqueleto filamentoso rige la forma f&#xED;sica y las propiedades mec&#xE1;nicas de las c&#xE9;lulas eucariotas. En las bacterias, prote&#xED;nas hom&#xF3;logas a las tres clases de eucariotas filamentos del citoesqueleto se han descubierto recientemente. Estas prote&#xED;nas son esenciales para el mantenimiento de la forma de la c&#xE9;lula bacteriana y se ha demostrado para guiar la localizaci&#xF3;n de las principales de la pared celular enzimas modificadoras. Sin embargo, si el citoesqueleto bacteriano es lo suficientemente r&#xED;gido para afectar a la rigidez general mec&#xE1;nica de una c&#xE9;lula no ha sido sondeado. Aqu&#xED;, se utiliz&#xF3; una trampa &#xF3;ptica para medir la rigidez a la flexi&#xF3;n de las c&#xE9;lulas vivas de E. coli. Se encuentra que la MreB actina-hom&#xF3;logo casi tanto contribuye a la rigidez de una celda como la pared celular de peptidoglicano. Por cuantitativamente el ejemplo de estas mediciones, nuestros datos indican que la MreB est&#xE1; r&#xED;gidamente relacionado con la pared celular, el aumento de la rigidez mec&#xE1;nica del sistema global. Estos datos son la primera evidencia de que el citoesqueleto bacteriano contribuye a la integridad mec&#xE1;nica de una celda en la misma forma como lo hace en eucariotas.

La actina del citoesqueleto, como filamentos Contribuir a la mec&#xE1;nica celular de las bacterias

&#x7EC6;&#x80DE;&#x8D28;&#x808C;&#x662F;&#x8FD0;&#x8F93;&#x5927;&#x91CF;&#x8D27;&#x7269;&#x8D70;&#x5411;&#x7ED3;&#x675F;&#x51CF;&#x53BB;&#x5FAE;&#x7684; homodimeric AAA + &#x7535;&#x673A;&#x3002;&#x4E0D;&#x6E05;&#x695A;&#x5982;&#x4F55;&#x50AC;&#x5316;&#x7684;&#x5934;&#x4E24;&#x4E2A;&#x57DF;&#x8FDB;&#x884C;&#x4EA4;&#x4E92;&#x548C;&#x845B;&#x8FD0;&#x52A8;&#x671F;&#x95F4;&#x5F7C;&#x6B64;&#x4E4B;&#x95F4;&#x7684;&#x76F8;&#x5BF9;&#x79FB;&#x52A8;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x8DDF;&#x8E2A;&#x4E0E;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7CBE;&#x5EA6;&#x548C;&#x76F4;&#x63A5;&#x89C2;&#x5BDF;&#x4E24;&#x4E2A;&#x5143;&#x9996;&#x7684;&#x76F8;&#x5BF9;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x6CBF;&#x5FAE;&#x7BA1;&#x72EC;&#x7ACB;&#x79FB;&#x52A8;&#x7684;&#x9996;&#x957F;&#x3002;&#x8D1F;&#x8D23;&#x4EBA;&#x4ECD;&#x7136;&#x5E7F;&#x6CDB;&#x5931;&#x6563;&#xFF0C;&#x548C;&#x4ED6;&#x4EEC;&#x5355;&#x6B65;&#x6267;&#x884C;&#x884C;&#x4E3A;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x51FD;&#x6570;&#x7684; interhead &#x5206;&#x79BB;&#x5404;&#x4E0D;&#x76F8;&#x540C;&#x3002;&#x79EF;&#x6781;&#x4E00;&#x5934;&#x8DB3;&#x4EE5;&#x4E3A;&#x8BC9;&#x6C42;&#x7684;&#x8FD0;&#x52A8;&#xFF0C;&#x5E76;&#x79EF;&#x6781;&#x7684;&#x5934;&#x53EF;&#x4EE5;&#x5411;&#x524D;&#x62D6;&#x52A8;&#x5904;&#x4E8E;&#x975E;&#x6D3B;&#x52A8;&#x72B6;&#x6001;&#x7684;&#x4F19;&#x4F34;&#x5934;&#x3002;&#x56E0;&#x6B64;&#xFF0C;&#x808C; processively &#x79FB;&#x52A8;&#x6CA1;&#x6709; interhead &#x534F;&#x8C03;&#xFF0C;&#x4ECE;&#x6839;&#x672C;&#x4E0A;&#x4E0D;&#x540C;&#x4E8E;&#x624B;&#x4EE5;&#x4E0A;&#x6B65;&#x8FDB;&#x9A71;&#x52A8;&#x86CB;&#x767D;&#x548C;&#x808C;&#x7403;&#x86CB;&#x767D;&#x7684;&#x4E00;&#x79CD;&#x673A;&#x5236;&#x3002;

&#x4E0D;&#x534F;&#x8C03;&#x6B65;&#x8FDB;&#x7684; AAA + &#x73AF;&#x57DF;&#x79FB;&#x52A8;&#x7EC6;&#x80DE;&#x8D28;&#x808C;&#x3002;

Cytoplasmic dynein is a homodimeric AAA+ motor that transports a multitude of cargos toward the microtubule minus end. How the two catalytic head domains interact and move relative to each other during processive movement is unclear. Here, we tracked the relative positions of both heads with nanometer precision and directly observed the heads moving independently along the microtubule. The heads remained widely separated, and their stepping behavior varied as a function of interhead separation. One active head was sufficient for processive movement, and an active head could drag an inactive partner head forward. Thus, dynein moves processively without interhead coordination, a mechanism fundamentally distinct from the hand-over-hand stepping of kinesin and myosin.

Cytoplasmic dynein moves through uncoordinated stepping of the AAA+ ring domains.

Dyn&eacute;ine cytoplasmique est un homodim&egrave;re AAA + moteur qui transporte une multitude des cargaisons vers les microtubules moins fin. Comment les deux domaines catalytiques de t&ecirc;te interagissent et se d&eacute;placent par rapport &agrave; l&#39;autre pendant le mouvement n&#39;est pas claire. Ici, nous avons suivi la position relative des deux t&ecirc;tes avec nanom&egrave;tre directement observ&eacute; et pr&eacute;cision les t&ecirc;tes se d&eacute;placent ind&eacute;pendamment selon les microtubules. Les t&ecirc;tes sont rest&eacute;s largement s&eacute;par&eacute;es, et leur comportement de point de d&eacute;part varie en fonction de s&eacute;paration interhead. Une t&ecirc;te active &eacute;tait suffisante pour que le mouvement, et une t&ecirc;te active pourrait s&#39;&eacute;terniser une t&ecirc;te partenaire inactifs vers l&#39;avant. Ainsi, la dyn&eacute;ine se d&eacute;place progressivement sans coordination interhead, un m&eacute;canisme fondamentalement distincte de l&#39;approfondissement de main au-dessus de la kin&eacute;sine et la myosine.

Dyn&eacute;ine cytoplasmique parcourt les marcher non coordonn&eacute;e des domaines AAA + anneau.

Cytoplasmatische Dynein ist ein Homodimeric AAA +-Motor, der eine Vielzahl der Ladungen in Richtung der Microtubule abz&uuml;glich Ende transportiert. Es ist unklar, wie die beiden katalytischen Kopf-Dom&auml;nen interagieren und prozessualen Bewegung relativ zueinander bewegen. Hier verfolgt wir die relativen Positionen der beiden K&ouml;pfe mit Nanometer-Pr&auml;zision und direkt beobachteten die K&ouml;pfe, die entlang der Microtubule unabh&auml;ngig voneinander bewegt. Die K&ouml;pfe blieben weitgehend getrennt, und ihr stepping Verhalten variiert in Abh&auml;ngigkeit von interhead Trennung. Einen aktiven Kopf reichte f&uuml;r prozessualen Bewegung und eine aktive Leiter konnte eine inaktive Partner-Kopf nach vorne ziehen. Dynein bewegt sich somit processively ohne interhead Koordination, einen Mechanismus grundlegend unterscheiden, die Hand &uuml;ber Hand-stepping von Kinesin und Myosin.

Cytoplasmatische Dynein bewegt sich durch unkoordinierte stepping von AAA +-Ring-Domains.

Dineina citoplasmatica &egrave; un motore ereditaria AAA + che trasporta una moltitudine di carichi verso il microtubulo meno fine. Non &egrave; chiari come i due domini catalitici testa interagiscono e spostare rispetto a altro durante il movimento processive. Qui, abbiamo monitorato le posizioni relative di entrambe le teste con nanometro direttamente osservato e precisione le teste in modo indipendente in movimento lungo il microtubuli. Le teste sono rimasto ampiamente separate, e loro comportamento passo varia in funzione della separazione interhead. Uno attivo testa era sufficiente per il movimento processive, e una testa attiva potrebbe trascinare avanti una testa partner inattivo. Cos&igrave;, la dineina si muove processively senza coordinamento interhead, un meccanismo fondamentalmente distinto dalla mano sopra-mano stepping di chinesina e miosina.

Dineina citoplasmatica si muove attraverso passo scoordinato dei domini AAA + anello.

&#x7D30;&#x80DE;&#x8CEA;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CB;&#x30F3;&#x306E;&#x591A;&#x6570;&#x30A8;&#x30F3;&#x30C9; &#x30DE;&#x30A4;&#x30CA;&#x30B9;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x7BA1;&#x3078;&#x306E;&#x8CA8;&#x7269;&#x306E;&#x8F38;&#x9001;&#x306F;&#x793A;&#x3055;&#x308C;&#x305F; (fig3) AAA + &#x30E2;&#x30FC;&#x30BF;&#x30FC;&#x3067;&#x3059;&#x3002;2 &#x3064;&#x306E;&#x89E6;&#x5A92;&#x30C9;&#x30E1;&#x30A4;&#x30F3;&#x3092;&#x982D;&#x306E;&#x5BFE;&#x8A71;&#x3057;&#x3001;&#x304A;&#x4E92;&#x3044;&#x306B;&#x76F8;&#x5BFE;&#x7684;&#x30D7;&#x30ED;&#x30BB;&#x30C3;&#x30B7;&#x30D6;&#x904B;&#x52D5;&#x4E2D;&#x306B;&#x79FB;&#x52D5;&#x304C;&#x660E;&#x78BA;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x72EC;&#x7ACB;&#x3057;&#x3066;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x7BA1;&#x306B;&#x6CBF;&#x3063;&#x3066;&#x79FB;&#x52D5;&#x30D8;&#x30C3;&#x30C9; &#x30CA;&#x30CE;&#x30E1;&#x30FC;&#x30C8;&#x30EB;&#x7CBE;&#x5EA6;&#x3068;&#x76F4;&#x63A5;&#x89B3;&#x6E2C;&#x3068;&#x4E21;&#x65B9;&#x306E;&#x30D8;&#x30C3;&#x30C9;&#x306E;&#x76F8;&#x5BFE;&#x7684;&#x306A;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x3092;&#x8FFD;&#x8DE1;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x30B9;&#x30C6;&#x30C3;&#x30D7;&#x5B9F;&#x884C;&#x306E;&#x52D5;&#x4F5C; interhead &#x5206;&#x96E2;&#x306E;&#x95A2;&#x6570;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x5909;&#x5316;&#x3057;&#x3001;&#x30D8;&#x30C3;&#x30C9;&#x306F;&#x5E83;&#x304F;&#x533A;&#x5207;&#x3089;&#x308C;&#x305F;&#x6B8B;&#x3063;&#x305F;&#x3002;1 &#x3064;&#x306E;&#x30A2;&#x30AF;&#x30C6;&#x30A3;&#x30D6;&#x306A;&#x30D8;&#x30C3;&#x30C9;&#x304C;&#x30D7;&#x30ED;&#x30BB;&#x30C3;&#x30B7;&#x30D6;&#x904B;&#x52D5;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x3001;&#x5341;&#x5206;&#x306A;&#x3055;&#x308C;&#x3001;&#x30A2;&#x30AF;&#x30C6;&#x30A3;&#x30D6; &#x30D8;&#x30C3;&#x30C9;&#x306F;&#x975E;&#x30A2;&#x30AF;&#x30C6;&#x30A3;&#x30D6; &#x30D1;&#x30FC;&#x30C8;&#x30CA;&#x30FC;&#x982D;&#x3092;&#x30C9;&#x30E9;&#x30C3;&#x30B0;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x304C;&#x524D;&#x65B9;&#x3002;&#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3063;&#x3066;&#x3001;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CB;&#x30F3; processively interhead &#x8ABF;&#x6574;&#x3001;&#x624B;&#x4EE5;&#x4E0A;&#x30AD;&#x30CD;&#x30B7;&#x30F3;&#x3068;&#x30DF;&#x30AA;&#x30B7;&#x30F3;&#x306E;&#x30B9;&#x30C6;&#x30C3;&#x30D4;&#x30F3;&#x30B0;&#x304B;&#x3089;&#x6839;&#x672C;&#x7684;&#x306B;&#x7570;&#x306A;&#x308B;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0;&#x306A;&#x3057;&#x306B;&#x79FB;&#x52D5;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x7D30;&#x80DE;&#x8CEA;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CB;&#x30F3;&#x307E;&#x3068;&#x307E;&#x308A;&#x306E;&#x306A;&#x3044;&#x30C9;&#x30E1;&#x30A4;&#x30F3;&#x306E;&#x30B9;&#x30C6;&#x30C3;&#x30D7;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x79FB;&#x52D5;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#xC138;&#xD3EC;&#xC9C8; &#xD68C; &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C; &#xB05D;&#xC744; &#xBE80; microtubule &#xCABD;&#xC73C;&#xB85C; &#xD654;&#xBB3C;&#xC744; &#xC218;&#xC1A1; &#xD558;&#xB294; homodimeric AAA + &#xBAA8;&#xD130; &#xC774;&#xB2E4;. &#xB450; &#xAC1C;&#xC758; &#xCD09;&#xB9E4; &#xBA38;&#xB9AC; &#xB3C4;&#xBA54;&#xC778; &#xC0C1;&#xD638; &#xC791;&#xC6A9; &#xD558;&#xB294; &#xBC29;&#xBC95;&#xACFC; processive &#xC6B4;&#xB3D9;&#xC744; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xC11C;&#xB85C; &#xC0C1;&#xB300;&#xC801;&#xC778; &#xC774;&#xB3D9; &#xBA85;&#xD655; &#xD558;&#xC9C0; &#xC54A;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; microtubule&#xC744; &#xB530;&#xB77C; &#xB3C5;&#xB9BD;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC774;&#xB3D9; &#xD558;&#xB294; &#xBA38;&#xB9AC; &#xB098;&#xB178;&#xBBF8;&#xD130; &#xC815;&#xBC00;&#xB3C4; &#xC9C1;&#xC811; &#xAD00;&#xCC30;&#xACFC; &#xB450; &#xBA38;&#xB9AC;&#xC758; &#xC0C1;&#xB300;&#xC801; &#xC704;&#xCE58;&#xB97C; &#xCD94;&#xC801; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xBA38;&#xB9AC; &#xB110;&#xB9AC; &#xBD84;&#xB9AC; &#xB41C; &#xC720;&#xC9C0; &#xD558; &#xACE0; &#xADF8;&#xB4E4;&#xC758; &#xC2A4;&#xD14C;&#xD551; &#xB3D9;&#xC791; interhead &#xBD84;&#xB9AC;&#xC758; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC73C;&#xB85C; &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C;. &#xD558;&#xB098;&#xC758; &#xD65C;&#xC131; &#xBA38;&#xB9AC; processive &#xC6B4;&#xB3D9;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xCDA9;&#xBD84; &#xD55C; &#xB418;&#xC5C8;&#xACE0; &#xD65C;&#xC131; &#xBA38;&#xB9AC; &#xBE44;&#xD65C;&#xC131; &#xD30C;&#xD2B8;&#xB108; &#xBA38;&#xB9AC;&#xB97C; &#xC55E;&#xC73C;&#xB85C; &#xB04C;&#xC5B4; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB530;&#xB77C;&#xC11C;, &#xD68C; processively interhead &#xC870;&#xC815; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998; kinesin myosin&#xC758; &#xC190;&#xC744; &#xC9C1;&#xC811; &#xC2A4;&#xD14C;&#xD551; &#xADFC;&#xBCF8;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xAD6C;&#xBD84; &#xD558;&#xC9C0; &#xC54A;&#xACE0; &#xC774;&#xB3D9;.

&#xC138;&#xD3EC;&#xC9C8; &#xD68C; AAA + &#xB9C1; &#xB3C4;&#xBA54;&#xC778;&#xC758; &#xC870;&#xC815; &#xAC15;&#xD654;&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; &#xC774;&#xB3D9; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Dine&iacute;na citoplasm&aacute;tica es un motor de homodim&eacute;ricas AAA + que transporta una multitud de cargas hacia los microt&uacute;bulos menos extremo. No est&aacute; claro c&oacute;mo los dos dominios catal&iacute;ticos de cabeza interact&uacute;an y moverse entre s&iacute; durante el movimiento procesual. Aqu&iacute;, hemos seguido las posiciones relativas de ambas cabezas con nan&oacute;metro precisi&oacute;n y observaci&oacute;n directa las cabezas movi&eacute;ndose independientemente a lo largo de los microt&uacute;bulos. Las cabezas segu&iacute;an siendo ampliamente separadas, y su comportamiento escalonamiento vari&oacute; en funci&oacute;n de la separaci&oacute;n interhead. Una cabeza activa era suficiente para movimiento procesual, y una cabeza activa podr&iacute;a arrastrar una cabeza socio inactivo hacia adelante. Dynein se mueve as&iacute;, processively sin interhead coordinaci&oacute;n, un mecanismo fundamentalmente distinto de la versi&oacute;n sobre la mano de kinesin y miosina.

Peter A. Combs

Department of Physics,
Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics,
Department of Physics, Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics

Princeton University

Measuring the Bending Stiffness of Bacterial Cells Using an Optical Trap

Peter A. Combs

.css-o250i3{font-size:18px;font-family:Open Sans,sans-serif;line-height:21.6px;}Department of Physics,Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics,Department of Physics, Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics

Princeton University

Measuring the Bending Stiffness of Bacterial Cells Using an Optical Trap

Department of Physics,
Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics,
Department of Physics, Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics