Electron Cryotomography of Bacterial Cells

While much is already known about the basic metabolism of bacterial cells, many fundamental questions are still surprisingly unanswered, including for ...

California Institute of Technology - Caltech

&#x5316;&#x5B66;&#x611F;&#x53D7;&#x5668;&#x5174;&#x594B;&#x4F20;&#x9012;&#x662F;&#x63A7;&#x5236;&#x7EC6;&#x83CC;&#x8D8B;&#x5316;&#x6027;&#x7684;&#x9AD8;&#x6027;&#x80FD;&#x4FE1;&#x53F7;&#x8F6C;&#x5BFC;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x7684;&#x5173;&#x952E;&#x7EC4;&#x4EF6;&#x3002;&#x5316;&#x5B66;&#x611F;&#x53D7;&#x5668;&#x5174;&#x594B;&#x4F20;&#x9012;&#x901A;&#x5E38;&#x662F;&#x5728;&#x7FA4;&#x96C6;&#x4E2D;&#x5728;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x6781;&#x70B9;&#xFF0C;&#x5728;&#x7FA4;&#x96C6;&#x4E2D;&#x7684;&#x53D7;&#x4F53;&#x4E4B;&#x95F4;&#x7684;&#x76F8;&#x4E92;&#x4F5C;&#x7528;&#x88AB;&#x8BA4;&#x4E3A;&#x6709;&#x52A9;&#x4E8E;&#x9AD8;&#x7075;&#x654F;&#x5EA6;&#x3001; &#x5BBD;&#x52A8;&#x6001;&#x8303;&#x56F4;&#x548C;&#x4FE1;&#x53F7;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x7684;&#x7CBE;&#x786E;&#x9002;&#x5E94;&#x672C;&#x5730;&#x5316;&#x7684;&#x3002;&#x4EE5;&#x524D;&#x7684;&#x7ED3;&#x6784;&#x548C;&#x57FA;&#x56E0;&#x7EC4;&#x7814;&#x7A76;&#x4EA7;&#x751F;&#x7136;&#x800C;&#xFF0C;&#x77DB;&#x76FE;&#x7684;&#x6A21;&#x578B;&#xFF0C;&#x5728;&#x96C6;&#x7FA4;&#x4E2D;&#x5316;&#x5B66;&#x611F;&#x53D7;&#x5668;&#x5174;&#x594B;&#x4F20;&#x9012;&#x7684;&#x5B89;&#x6392;&#x3002;&#x4F7F;&#x7528;&#x5168;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7535;&#x5B50;&#x4F4E;&#x6E29;&#x5C42;&#x6790;&#x6210;&#x50CF;&#xFF0C;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x6211;&#x4EEC;&#x663E;&#x793A;&#x5316;&#x5B66;&#x611F;&#x53D7;&#x5668;&#x5174;&#x594B;&#x4F20;&#x9012;&#x7684;&#x4E0D;&#x540C;&#x7C7B;&#x522B;&#x548C;&#x5728;&#x8BB8;&#x591A;&#x4E0D;&#x540C;&#x7684;&#x7269;&#x79CD;&#xFF0C;&#x4EE3;&#x8868;&#x51E0;&#x4E2A;&#x4E3B;&#x8981;&#x7EC6;&#x83CC;&#x95E8;&#x6240;&#x6709;&#x6392;&#x5217;&#x6210;&#x4E00;&#x4E2A;&#x9AD8;&#x4FDD;&#x5B88;&#x3001; 12 nm &#x7684;&#x516D;&#x89D2;&#x5F62;&#x6570;&#x7EC4;&#xFF0C;&#x7B26;&#x5408;&#x8BE5;&#x62DF;&#x8BAE;&quot;&#x4E09;&#x4E8C;&#x805A;&#x4F53;&#x805A;&quot;&#x7EC4;&#x7EC7;&#x3002;&#x53D7;&#x4F53;&#x7684;&#x4E0D;&#x540C;&#x89C2;&#x6D4B;&#x7684;&#x957F;&#x5EA6;&#x786E;&#x8BA4;&#x5F53;&#x524D;&#x6A21;&#x578B;&#x7684;&#x7532;&#x57FA;&#x5316;&#x3001; &#x7075;&#x6D3B;&#x6346;&#x7ED1;&#x3001; &#x4FE1;&#x53F7;&#x3001; &#x548C;&#x94FE;&#x63A5;&#x5668;&#x5B50;&#x57DF;&#x4F53;&#x5185;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x7ED3;&#x679C;&#x8868;&#x660E;&#x7684;&#x57FA;&#x672C;&#x673A;&#x5236;&#x548C;&#x53D7;&#x4F53;&#x805A;&#x7C7B;&#x7684;&#x51FD;&#x6570;&#x662F;&#x7EC6;&#x83CC;&#x7684;&#x79CD;&#x7C7B;&#x4E2D;&#x666E;&#x904D;&#x5B58;&#x5728;&#xFF0C;&#x4E5F;&#x56E0;&#x6B64;&#x5728;&#x8FDB;&#x5316;&#x8FC7;&#x7A0B;&#x4E2D;&#x80FD;&#x5B88;&#x6052;&#x3002;

&#x7EC6;&#x83CC;&#x5316;&#x5B66;&#x611F;&#x53D7;&#x5668;&#x9635;&#x5217;&#x7684;&#x901A;&#x7528;&#x4F53;&#x7CFB;&#x7ED3;&#x6784;&#x3002;

Chemoreceptors are key components of the high-performance signal transduction system that controls bacterial chemotaxis. Chemoreceptors are typically localized in a cluster at the cell pole, where interactions among the receptors in the cluster are thought to contribute to the high sensitivity, wide dynamic range, and precise adaptation of the signaling system. Previous structural and genomic studies have produced conflicting models, however, for the arrangement of the chemoreceptors in the clusters. Using whole-cell electron cryo-tomography, here we show that chemoreceptors of different classes and in many different species representing several major bacterial phyla are all arranged into a highly conserved, 12-nm hexagonal array consistent with the proposed "trimer of dimers" organization. The various observed lengths of the receptors confirm current models for the methylation, flexible bundle, signaling, and linker sub-domains in vivo. Our results suggest that the basic mechanism and function of receptor clustering is universal among bacterial species and was thus conserved during evolution.

Universal architecture of bacterial chemoreceptor arrays.

Ch&#xE9;mor&#xE9;cepteurs sont des &#xE9;l&#xE9;ments cl&#xE9;s du syst&#xE8;me de haute performance de transduction du signal qui contr&#xF4;le la chimiotaxie bact&#xE9;rienne. Ch&#xE9;mor&#xE9;cepteurs sont g&#xE9;n&#xE9;ralement localis&#xE9;s dans un cluster au p&#xF4;le cellulaire, o&#xF9; les interactions entre les r&#xE9;cepteurs de la grappe sont consid&#xE9;r&#xE9;s comme contribuant &#xE0; la haute sensibilit&#xE9;, une large gamme dynamique, et l&#x26;#39;adaptation pr&#xE9;cise du syst&#xE8;me de signalisation. Des &#xE9;tudes ant&#xE9;rieures structurelles et de la g&#xE9;nomique ont produit des mod&#xE8;les contradictoires, cependant, pour l&#x26;#39;agencement des ch&#xE9;mor&#xE9;cepteurs dans les clusters. Utilisation de la cellule enti&#xE8;re &#xE9;lectronique cryo-tomographie, ici, nous montrons que les ch&#xE9;mor&#xE9;cepteurs de diff&#xE9;rentes classes et dans de nombreuses esp&#xE8;ces diff&#xE9;rentes, repr&#xE9;sentant plusieurs phylums bact&#xE9;rien majeur sont tous dispos&#xE9;s dans un tr&#xE8;s conserv&#xE9;e, 12-nm r&#xE9;seau hexagonal conforme au projet de &#x26;quot;trim&#xE8;re de dim&#xE8;res&#xAB; organisation . Les diff&#xE9;rentes longueurs observ&#xE9;es des r&#xE9;cepteurs de confirmer les mod&#xE8;les actuels de la m&#xE9;thylation, un faisceau souple, de signalisation, et l&#x26;#39;&#xE9;diteur de liens sous-domaines in vivo. Nos r&#xE9;sultats sugg&#xE8;rent que le m&#xE9;canisme de base et la fonction de clustering r&#xE9;cepteur est universel parmi les esp&#xE8;ces bact&#xE9;riennes et a donc &#xE9;t&#xE9; conserv&#xE9; au cours de l&#x26;#39;&#xE9;volution.

Architecture universelle des tableaux ch&#xE9;mor&#xE9;cepteurs bact&#xE9;riennes

Chemoreceptors sind Schl&uuml;sselkomponenten des Hochleistungs-Signaltransduktion Systems, die bakterielle Chemotaxis steuert. Chemoreceptors sind in der Regel in einem Cluster am Pol Zelle, lokalisiert, wo Interaktionen zwischen den Rezeptoren im Cluster gedacht werden, um die hohe Empfindlichkeit und Dynamikbereich pr&auml;zise Anpassung des Signalling Systems beitragen. Bisherige strukturelle und genomische Untersuchungen haben Modelle, jedoch f&uuml;r die Anordnung der Chemoreceptors in den Clustern gebracht. Mit ganzen-Zelle Elektronen Cryo-Tomographie, zeigen hier wir, dass alle Chemoreceptors verschiedener Klassen und in vielen verschiedenen Arten, die mehrere bedeutende bakterielle St&auml;mme in einem stark konservierten, 12-nm sechseckigen Array mit der vorgeschlagenen &quot;Trimer des Dimer&quot; Organisation angeordnet sind. Die verschiedenen beobachteten L&auml;ngen der Rezeptoren best&auml;tigen aktuelle Modelle f&uuml;r die Methylierung, flexible B&uuml;ndel, Signalisierung und Linker Subdomains in-vivo. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass ist der grundlegende Mechanismus und Funktion des Rezeptors clustering universal unter bakteriellen Spezies und wurde somit Verlauf der Evolution konserviert.

Universal-Architektur der bakteriellen Chemorezeptor-Arrays.

Chemocettori sono componenti chiave del sistema di trasduzione di segnale ad alte prestazioni che controlla la chemiotassi batterica. Chemocettori sono tipicamente localizzate in un cluster presso il polo della cellula, dove le interazioni tra i recettori del cluster sono pensate per contribuire all&#39;alta sensibilit&agrave;, ampia gamma dinamica e preciso adattamento del sistema di segnalazione. Precedenti studi di genomici e strutturali hanno prodotto modelli in conflitto, tuttavia, per la disposizione dei chemocettori in grappoli. Utilizzando cellule intere elettrone cryo-tomografia, qui mostriamo che chemocettori appartenenti a classi diverse e in molte specie differenti che rappresentano diversi phyla batterici principali sono disposti in una matrice esagonale altamente conservata, 12-nm coerente con l&#39;organizzazione proposta &quot;trimero di dimeri&quot;. Le varie lunghezze osservate dei recettori confermano modelli attuali per la metilazione, bundle flessibili, segnalazione e sottodomini del linker in vivo. I nostri risultati suggeriscono che il meccanismo di base e la funzione del recettore clustering &egrave; universale tra specie batteriche e cos&igrave; &egrave; stato conservato durante l&#39;evoluzione.

Architettura universale di matrici chemoreceptor batterica.

&#x5316;&#x5B66;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x306F;&#x3001;&#x7D30;&#x83CC;&#x306E;&#x8D70;&#x5316;&#x6027;&#x3092;&#x5236;&#x5FA1;&#x3059;&#x308B;&#x9AD8;&#x6027;&#x80FD;&#x306E;&#x30B7;&#x30B0;&#x30CA;&#x30EB;&#x4F1D;&#x9054;&#x7CFB;&#x306E;&#x4E3B;&#x8981;&#x30B3;&#x30F3;&#x30DD;&#x30FC;&#x30CD;&#x30F3;&#x30C8;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x5316;&#x5B66;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x306F;&#x901A;&#x5E38;&#x3001;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x30BF;&#x5185;&#x306E;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x9593;&#x306E;&#x76F8;&#x4E92;&#x4F5C;&#x7528;&#x3092;&#x9AD8;&#x611F;&#x5EA6;&#x3001;&#x5E83;&#x3044;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CA;&#x30DF;&#x30C3;&#x30AF;&#x30EC;&#x30F3;&#x30B8;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30B7;&#x30B0;&#x30CA;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x30B7;&#x30B9;&#x30C6;&#x30E0;&#x306E;&#x6B63;&#x78BA;&#x306A;&#x9069;&#x5FDC;&#x306B;&#x5BC4;&#x4E0E;&#x3059;&#x308B;&#x3068;&#x8003;&#x3048;&#x3089;&#x308C;&#x308B;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x6975;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x30BF;&#x5185;&#x306E;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30E9;&#x30A4;&#x30BA;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x4EE5;&#x524D;&#x306E;&#x69CB;&#x9020;&#x3068;&#x30B2;&#x30CE;&#x30E0;&#x7814;&#x7A76;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x30BF;&#x5185;&#x306E;&#x5316;&#x5B66;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x306E;&#x914D;&#x7F6E;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x3001;&#x3057;&#x304B;&#x3057;&#x3001;&#x7AF6;&#x5408;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3092;&#x4F5C;&#x6210;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5168;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x96FB;&#x5B50;&#x30AF;&#x30E9;&#x30A4;&#x30AA;&#x30C8;&#x30E2;&#x30B0;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x3066;&#x3001;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x7570;&#x306A;&#x308B;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x306E;&#x3001;&#x3044;&#x304F;&#x3064;&#x304B;&#x306E;&#x4E3B;&#x8981;&#x306A;&#x7D30;&#x83CC;&#x306E;&#x9580;&#x3092;&#x4EE3;&#x8868;&#x3059;&#x308B;&#x591A;&#x304F;&#x306E;&#x7570;&#x306A;&#x308B;&#x7A2E;&#x306E;&#x5316;&#x5B66;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x304C;&#x63D0;&#x6848;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x3059;&#x3079;&#x3066;&#x306E; &#x26;quot;&#x4E8C;&#x91CF;&#x4F53;&#x306E;&#x4E09;&#x91CF;&#x4F53;&#x26;quot;&#x7D44;&#x7E54;&#x3068;&#x306E;&#x4E00;&#x8CAB;&#x6027;&#x306E;&#x3042;&#x308B;&#x9AD8;&#x5EA6;&#x306B;&#x4FDD;&#x5B58;&#x3055;&#x308C;&#x3001;12 nm&#x306E;&#x516D;&#x89D2;&#x5F62;&#x306E;&#x914D;&#x5217;&#x306B;&#x914D;&#x7F6E;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3002;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x306E;&#x69D8;&#x3005;&#x306A;&#x89B3;&#x6E2C;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x9577;&#x3055;&#x306F;&#x3001;&#x30E1;&#x30C1;&#x30EB;&#x5316;&#x3001;&#x67D4;&#x8EDF;&#x306A;&#x30D0;&#x30F3;&#x30C9;&#x30EB;&#x3001;&#x30B7;&#x30B0;&#x30CA;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;in vivo&#x3067;&#x306E;&#x30B5;&#x30D6;&#x30C9;&#x30E1;&#x30A4;&#x30F3;&#x30EA;&#x30F3;&#x30AB;&#x30FC;&#x306E;&#x73FE;&#x5728;&#x306E;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3092;&#x78BA;&#x8A8D;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6211;&#x3005;&#x306E;&#x7D50;&#x679C;&#x306F;&#x3001;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x306E;&#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x30BF;&#x30FC;&#x5F62;&#x6210;&#x306E;&#x57FA;&#x672C;&#x7684;&#x306A;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0;&#x3068;&#x6A5F;&#x80FD;&#x306F;&#x3001;&#x7D30;&#x83CC;&#x7A2E;&#x306E;&#x9593;&#x3067;&#x666E;&#x904D;&#x7684;&#x3067;&#x3042;&#x308A;&#x3001;&#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3063;&#x3066;&#x3001;&#x9032;&#x5316;&#x306E;&#x904E;&#x7A0B;&#x3067;&#x4FDD;&#x5B58;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x305F;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x5506;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3002;

&#x7D30;&#x83CC;&#x306E;&#x5316;&#x5B66;&#x53D7;&#x5BB9;&#x4F53;&#x914D;&#x5217;&#x306E;&#x666E;&#x904D;&#x7684;&#x306A;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AD;&#x30C6;&#x30AF;&#x30C1;&#x30E3;

Chemoreceptors&#xB294; &#xC138;&#xADE0; chemotaxis &#xC81C;&#xC5B4; &#xD558; &#xACE0; &#xACE0;&#xC131;&#xB2A5; &#xC2E0;&#xD638; &#xC804;&#xB2EC; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC758; &#xC8FC;&#xC694; &#xAD6C;&#xC131; &#xC694;&#xC18C;. Chemoreceptors&#xC740; &#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xB192;&#xC740; &#xAC10;&#xB3C4;, &#xB113;&#xC740; &#xB3D9;&#xC801; &#xBC94;&#xC704;&#xC758; &#xC2E0;&#xD638; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC758; &#xC815;&#xD655;&#xD55C; &#xC801;&#xC751;&#xC5D0; &#xAE30;&#xC5EC; &#xD558;&#xB294; &#xD074;&#xB7EC;&#xC2A4;&#xD130;&#xC5D0; &#xC788;&#xB294; &#xC218;&#xC6A9; &#xCCB4; &#xAC04;&#xC758; &#xC0C1;&#xD638; &#xC791;&#xC6A9;&#xC744; &#xC0DD;&#xAC01; &#xD558;&#xB294; &#xC140; &#xADF9;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD074;&#xB7EC;&#xC2A4;&#xD130;&#xC5D0; &#xC9C0;&#xC5ED;&#xD654; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADF8;&#xB7EC;&#xB098; &#xC774;&#xC804; &#xAD6C;&#xC870;&#xC640; &#xAC8C;&#xB188; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC758; &#xD074;&#xB7EC;&#xC2A4;&#xD130;&#xC5D0; chemoreceptors &#xBC30;&#xC5F4;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C;, &#xCDA9;&#xB3CC; &#xD558;&#xB294; &#xBAA8;&#xB378;&#xC744; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC804;&#xCCB4; &#xC140; &#xC804;&#xC790; &#xACF3;&#xC744; &#xC54C;&#xC544;&#xB0B4;&#xB294;-&#xB2E8;&#xCE35; &#xCD2C;&#xC601;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC;, &#xC5EC;&#xAE30;&#xB294; chemoreceptors &#xB2E4;&#xB978; &#xD074;&#xB798;&#xC2A4;&#xC640; &#xC5EC;&#xB7EC; &#xC8FC;&#xC694; &#xC138;&#xADE0;&#xC131; phyla &#xB098;&#xD0C0;&#xB0B4;&#xB294; &#xB9CE;&#xC740; &#xB2E4;&#xB978; &#xC885;&#xC871;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBAA8;&#xB450; &#xC815;&#xB82C; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xB9E4;&#xC6B0; &#xBCF4;&#xC874;, 12 nm &#xC721;&#xAC01;&#xD615; &#xBC30;&#xC5F4; &quot;&#xC0BC;&#xD569;&#xCCB4; &#xC774;&#xD569;&#xCCB4;&#xC758;&quot; &#xC81C;&#xC548; &#xB41C; &#xC870;&#xC9C1;&#xACFC; &#xC77C;&#xCE58;&#xC5D0; &#xC0B4;&#xD3B4;&#xBCF4;&#xACA0;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC218;&#xC6A9; &#xCCB4;&#xC758; &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C; &#xAD00;&#xCC30; &#xB41C; &#xAE38;&#xC774; &#xBA54; &#xD2F8;, &#xC720;&#xC5F0;&#xD55C; &#xBC88;&#xB4E4;, &#xC2E0;&#xD638;, &#xADF8;&#xB9AC;&#xACE0; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xB9C1;&#xCEE4; &#xD558;&#xC704; &#xB3C4;&#xBA54;&#xC778;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xD604;&#xC7AC;&#xC758; &#xBAA8;&#xB378;&#xC744; &#xD655;&#xC778; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xACB0;&#xACFC; &#xAE30;&#xBCF8; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998; &#xBC0F; &#xC218;&#xC6A9; &#xCCB4; &#xD074;&#xB7EC;&#xC2A4;&#xD130;&#xB9C1;&#xC758; &#xAE30;&#xB2A5; &#xC138;&#xADE0; &#xC885; &#xAC00;&#xC6B4;&#xB370; &#xBCF4;&#xD3B8;&#xC801;&#xC778; &#xB530;&#xB77C;&#xC11C; &#xC9C4;&#xD654; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xBCF4;&#xC874; &#xB41C; &#xC218;&#xB294; &#xC88B;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xC138;&#xADE0;&#xC131; chemoreceptor &#xBC30;&#xC5F4;&#xC758; &#xBC94;&#xC6A9; &#xC544;&#xD0A4;&#xD14D;&#xCC98;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Quimiorreceptores son componentes clave del sistema de se&#xF1;ales de alto rendimiento de transducci&#xF3;n que controla la quimiotaxis bacteriana. Quimiorreceptores se localiza t&#xED;picamente en un grupo en el polo celular, donde las interacciones entre los receptores de la agrupaci&#xF3;n se cree que contribuyen a la alta sensibilidad, amplio rango din&#xE1;mico, y la adaptaci&#xF3;n precisa del sistema de se&#xF1;alizaci&#xF3;n. Anteriores estudios estructurales y gen&#xF3;mica han producido modelos en conflicto, sin embargo, para la disposici&#xF3;n de los quimiorreceptores de los racimos. Uso de c&#xE9;lulas enteras de electrones de la crio-tomograf&#xED;a, aqu&#xED; nos muestran que los quimiorreceptores de diferentes clases y en muchas especies diferentes que representan a varios filos de bacterias m&#xE1;s importantes est&#xE1;n todos dispuestos en una altamente conservada, de 12 nm de forma hexagonal en consonancia con la propuesta de &#x26;quot;tr&#xED;mero de d&#xED;meros de&#x26;quot; organizaci&#xF3;n . Las diferentes longitudes observadas de los receptores confirman los modelos actuales para la metilaci&#xF3;n, grupo flexible, de se&#xF1;alizaci&#xF3;n, y el enlazador sub-dominios en vivo. Nuestros resultados sugieren que el mecanismo b&#xE1;sico y la funci&#xF3;n de agrupaci&#xF3;n receptor es universal entre especies bacterianas y se conservan por lo tanto durante la evoluci&#xF3;n.

Arquitectura Universal de matrices quimiorreceptoras bacterianas

&#x6C34;&#x4E2D;&#x7684;&#x751F;&#x7269;&#x6837;&#x672C;&#x5FC5;&#x987B;&quot;&#x4FDD;&#x7559;&quot;(&#x7A33;&#x5B9A;) &#x4E4B;&#x524D;&#x5C06;&#x5B83;&#x4EEC;&#x653E;&#x5728;&#x9AD8;&#x771F;&#x7A7A;&#x7684;&#x7535;&#x5B50;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C;&#x3002;&#x5DF2;&#x5F00;&#x53D1;&#x7684;&#x5404;&#x79CD;&#x529E;&#x6CD5;&#xFF0C;&#x4E4B;&#x95F4;&#x66B4;&#x8DCC;&#x51BB;&#x7ED3;&#x7EF4;&#x62A4;&#x5927;&#x591A;&#x6570;&#x672C;&#x673A;&#x72B6;&#x6001;&#x4E2D;&#x7684;&#x793A;&#x4F8B;&#xFF0C;&#x56E0;&#x6B64;&#x9009;&#x62E9;&#x65F6;&#x53EF;&#x80FD;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;&#x5927;&#x8DCC;&#x6210;&#x4E00;&#x5C42;&#x8584;&#x819C;&#x7684;&#x6837;&#x54C1;&#x5206;&#x6563; EM &#x7F51;&#x683C;&#x548C;&#x7136;&#x540E;&#x8FC5;&#x901F;&#x6DF9;&#x6CA1;&#x5B83;&#x5728;&#x51B7; (&#x901A;&#x5E38;&#x6DB2;&#x6001;&#x4E59;&#x70F7;&#xFF09;&#xFF0C;&#x51BB;&#x7ED3;&#x4E3A;&#x6807;&#x51C6;&#x7535;&#x5B50;&#x51BB;&#x5E94;&#x7528;&#x6536;&#x76CA;&#xFF0C;&#x4F46;&#x6210;&#x529F;&#x5173;&#x952E;&#x53D6;&#x51B3;&#x4E8E;&#x7F51;&#x683C;&#x548C;&#x793A;&#x4F8B;&#x7684;&#x5C5E;&#x6027;&#xFF0C;&#x6240;&#x751F;&#x4EA7;&#x7684;&#x5747;&#x5300;&#x8584;&#x819C;&#x3001; &#x6E29;&#x5EA6;&#x548C;&#x51B7;&#x548C;&#x66B4;&#x8DCC;&#x7684;&#x6761;&#x4EF6;&#x7684;&#x6027;&#x8D28;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E00;&#x7AE0;&#x5BA1;&#x67E5;&#x66B4;&#x8DCC;&#x51BB;&#x7ED3;&#x539F;&#x5219;&#x3001; &#x6280;&#x672F;&#x3001; &#x4EEA;&#x5668;&#x4EEA;&#x8868;&#x3001; &#x5E38;&#x89C1;&#x7684;&#x95EE;&#x9898;&#x548C;&#x5B89;&#x5168;&#x65B9;&#x9762;&#x7684;&#x8003;&#x8651;&#x3002;

&#x66B4;&#x8DCC;&#x7535;&#x5B50;&#x51BB;&#x51BB;&#x7ED3;&#x3002;

Aqueous biological samples must be "preserved" (stabilized) before they can be placed in the high vacuum of an electron microscope. Among the various approaches that have been developed, plunge freezing maintains the sample in the most native state and is therefore the method of choice when possible. Plunge freezing for standard electron cryomicroscopy applications proceeds by spreading the sample into a thin film across an EM grid and then rapidly submerging it in a cryogen (usually liquid ethane), but success depends critically on the properties of the grid and sample, the production of a uniformly thin film, the temperature and nature of the cryogen, and the plunging conditions. This chapter reviews plunge-freezing principles, techniques, instrumentation, common problems, and safety considerations.

Plunge freezing for electron cryomicroscopy.

Aqueuses des &#xE9;chantillons biologiques doit &#xEA;tre &#x26;quot;pr&#xE9;serv&#xE9;&#x26;quot; (stabilis&#xE9;) avant qu&#x26;#39;ils puissent &#xEA;tre plac&#xE9;s dans le vide pouss&#xE9; d&#x26;#39;un microscope &#xE9;lectronique. Parmi les diff&#xE9;rentes approches qui ont &#xE9;t&#xE9; d&#xE9;velopp&#xE9;s, le gel plongent maintient l&#x26;#39;&#xE9;chantillon dans l&#x26;#39;&#xE9;tat le plus natif et est donc la m&#xE9;thode de choix lorsque cela est possible. Plongez le gel pour les standards produit des applications cryo-microscopie &#xE9;lectronique par la propagation de l&#x26;#39;&#xE9;chantillon dans un film mince &#xE0; travers une grille d&#x26;#39;EM, puis rapidement le submergeant dans un liquide cryog&#xE9;nique (g&#xE9;n&#xE9;ralement l&#x26;#39;&#xE9;thane liquide), mais le succ&#xE8;s d&#xE9;pend de fa&#xE7;on critique sur les propri&#xE9;t&#xE9;s de la grille et de l&#x26;#39;&#xE9;chantillon, la production de un film mince uniforme, la temp&#xE9;rature et de la nature de la mati&#xE8;re cryog&#xE9;nique, et les conditions plongeant. Ce chapitre passe en revue plong&#xE9;e gel principes, des techniques, de l&#x26;#39;instrumentation, des probl&#xE8;mes communs, et des consid&#xE9;rations de s&#xE9;curit&#xE9;.

Plongez cong&#xE9;lation pour cryomicroscopie &#xE9;lectronique

W&auml;ssrige biologische Proben m&uuml;ssen &quot;bewahrt werden&quot; (stabilisiert), bevor sie im hohen Vakuum ein Elektronenmikroskop platziert werden k&ouml;nnen. Unter den verschiedenen Ans&auml;tzen, die entwickelt wurden, st&uuml;rzen Einfrieren unterh&auml;lt die Probe in die meisten nativen Zustand und ist deshalb die Methode der Wahl, wenn m&ouml;glich. Einfrieren f&uuml;r Norm Elektron Cryomicroscopy Anwendungen Erl&ouml;s durch die Verbreitung der Probe in einen d&uuml;nnen Film &uuml;ber ein EM-Raster und dann schnell Eintauchen in eine kryogene (in der Regel fl&uuml;ssiges Ethan) zu st&uuml;rzen, aber Erfolg h&auml;ngt entscheidend von den Eigenschaften der Raster und Beispiel, die Produktion von gleichm&auml;&szlig;ig d&uuml;nn, die Temperatur und die Art der kryogenen und tiefen Bedingungen. In diesem Kapitel Bewertungen Sprung-Einfrieren-Prinzipien, Techniken, Instrumentierung, h&auml;ufig auftretende Probleme und Sicherheitserw&auml;gungen.

Einfrieren f&uuml;r Elektron-Cryomicroscopy zu st&uuml;rzen.

Acquose campioni biologici devono essere &quot;conservate&quot; (stabilizzato) prima possono essere collocate in alto vuoto di un microscopio elettronico. Tra i vari approcci sono stati sviluppati, tuffo congelamento mantiene il campione nello stato pi&ugrave; nativo ed &egrave; quindi il metodo di scelta quando &egrave; possibile. Tuffo congelamento per elettrone standard criomicroscopia applicazioni ricavato dalla diffusione del campione in una sottile pellicola attraverso una griglia di EM e poi rapidamente sommergendo in un criogeno (solitamente liquido etano), ma il successo dipende criticamente le propriet&agrave; della griglia e campione, la produzione di un film sottile uniforme, la temperatura e la natura del criogeno e le condizioni di precipitare. Questo capitolo recensioni tuffo-congelamento principi, tecniche, strumentazione, problemi comuni e considerazioni di sicurezza.

Tuffo di congelamento per elettrone criomicroscopia.

&#x6C34;&#x6027;&#x306E;&#x751F;&#x7269;&#x5B66;&#x7684;&#x30B5;&#x30F3;&#x30D7;&#x30EB;&#x306F;&#x3001;&#x305D;&#x308C;&#x3089;&#x304C;&#x96FB;&#x5B50;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x306E;&#x9AD8;&#x771F;&#x7A7A;&#x306B;&#x914D;&#x7F6E;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x524D;&#x306B;&#xFF08;&#x5B89;&#x5B9A;&#x5316;&#xFF09; &#x26;quot;&#x4FDD;&#x5B58;&#x26;quot;&#x3059;&#x308B;&#x5FC5;&#x8981;&#x304C;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x958B;&#x767A;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x304D;&#x305F;&#x69D8;&#x3005;&#x306A;&#x30A2;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C1;&#x306E;&#x4E2D;&#x3067;&#x3001;&#x30D7;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B8;&#x306E;&#x51CD;&#x7D50;&#x306F;&#x3001;&#x307B;&#x3068;&#x3093;&#x3069;&#x306E;&#x30CD;&#x30A4;&#x30C6;&#x30A3;&#x30D6;&#x72B6;&#x614B;&#x3067;&#x8A66;&#x6599;&#x3092;&#x4FDD;&#x6301;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x3001;&#x9078;&#x629E;&#x53EF;&#x80FD;&#x306A;&#x5834;&#x5408;&#x306E;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3067;&#x3059;&#x3002; EM&#x30B0;&#x30EA;&#x30C3;&#x30C9;&#x5168;&#x4F53;&#x8584;&#x819C;&#x306B;&#x8A66;&#x6599;&#x3092;&#x62E1;&#x6563;&#x3057;&#x3001;&#x6025;&#x901F;&#x306B;&#xFF08;&#x901A;&#x5E38;&#x306F;&#x6DB2;&#x4F53;&#x30A8;&#x30BF;&#x30F3;&#xFF09;&#x5BD2;&#x5264;&#x3067;&#x305D;&#x200B;&#x200B;&#x308C;&#x3092;&#x6C88;&#x3081;&#x308B;&#x304C;&#x3001;&#x6210;&#x529F;&#x306E;&#x751F;&#x7523;&#x3001;&#x30B0;&#x30EA;&#x30C3;&#x30C9;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30B5;&#x30F3;&#x30D7;&#x30EB;&#x306E;&#x6027;&#x8CEA;&#x306B;&#x5927;&#x304D;&#x304F;&#x4F9D;&#x5B58;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x3001;&#x6A19;&#x6E96;&#x306E;&#x4F4E;&#x6E29;&#x96FB;&#x5B50;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x30A2;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B1;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x306E;&#x9032;&#x884C;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x30D7;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B8;&#x51CD;&#x7D50;&#x5747;&#x4E00;&#x8584;&#x819C;&#x3001;&#x5BD2;&#x5264;&#x306E;&#x6E29;&#x5EA6;&#x3068;&#x6027;&#x8CEA;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x6025;&#x843D;&#x6761;&#x4EF6;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x7AE0;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x30D7;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B8;&#x51CD;&#x7D50;&#x306E;&#x539F;&#x7406;&#x3001;&#x6280;&#x8853;&#x3001;&#x8A08;&#x88C5;&#x3001;&#x4E00;&#x822C;&#x7684;&#x306A;&#x554F;&#x984C;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x5B89;&#x5168;&#x4E0A;&#x306E;&#x8003;&#x616E;&#x4E8B;&#x9805;&#x3092;&#x691C;&#x8A0E;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x96FB;&#x5B50;&#x4F4E;&#x6E29;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x6CD5;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x30D7;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B8;&#x51CD;&#x7D50;

&#xC218;&#xC131; &#xC0DD;&#xBB3C; &#xD559;&#xC801; &#xC0D8;&#xD50C; &#xBCF4;&#xC874; &#xB418;&#xC5B4;&#xC57C; &#xD55C;&#xB2E4;&quot;&quot; &#xC804;&#xC5D0; (&#xC548;&#xC815;) &#xC804;&#xC790; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD;&#xC758; &#xB192;&#xC740; &#xC9C4;&#xACF5;&#xC5D0; &#xBC30;&#xCE58; &#xB420; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xAC1C;&#xBC1C; &#xB41C; &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C; &#xC811;&#xADFC; &#xBC29;&#xBC95;, &#xC911; &#xC2DD;&#xC774; &#xC5BC;&#xC5B4; &#xAC00;&#xC7A5; &#xC6D0;&#xC2DC; &#xC0C1;&#xD0DC;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC0D8;&#xD50C;&#xC744; &#xC720;&#xC9C0; &#xD558; &#xACE0; &#xB530;&#xB77C;&#xC11C; &#xC120;&#xD0DD; &#xAC00;&#xB2A5;&#xD55C; &#xBC29;&#xBC95;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. EM &#xADF8;&#xB9AC;&#xB4DC;&#xC5D0; &#xAC78;&#xCCD0; &#xBC15;&#xB9C9;&#xC73C;&#xB85C; &#xC0D8;&#xD50C;&#xC744; &#xC804;&#xD30C; &#xD558; &#xACE0; (&#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC561;&#xCCB4;&#xC5D0; &#xD0C4;), cryogen&#xC5D0; &#xAE09;&#xC18D; &#xD558; &#xAC8C; &#xC7A0;&#xC218; &#xD558; &#xC5EC; &#xD45C;&#xC900; &#xC804;&#xC790; cryomicroscopy &#xC751;&#xC6A9; &#xD504;&#xB85C;&#xADF8;&#xB7A8; &#xC9C4;&#xD589;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xB3D9;&#xACB0; &#xAE09;&#xB77D; &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xC131;&#xACF5;&#xC744; &#xBE44;&#xD310;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC18D;&#xC131; &#xD45C; &#xBC0F; &#xC0D8;&#xD50C;, &#xADE0;&#xC77C; &#xBC15;&#xB9C9;, &#xC628;&#xB3C4;, cryogen &#xC870;&#xAC74;&#xACFC; &#xD3ED;&#xB77D;&#xC758; &#xC790;&#xC5F0;&#xC758; &#xC0DD;&#xC0B0;&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; &#xB2EC;&#xB77C; &#xC9D1;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xC7A5;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC2DD;&#xC774; &#xB3D9;&#xACB0; &#xC6D0;&#xCE59;, &#xAE30;&#xBC95;, &#xACC4;&#xCE21;, &#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC778; &#xBB38;&#xC81C; &#xBC0F; &#xC548;&#xC804; &#xACE0;&#xB824; &#xC0AC;&#xD56D;&#xC744; &#xAC80;&#xD1A0;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xC804;&#xC790; cryomicroscopy&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xB3D9;&#xACB0; &#xAE09;&#xB77D;.

Acuosas muestras biol&#xF3;gicas debe ser &#x26;quot;conservado&#x26;quot; (estabilizado) antes de que puedan ser colocados en el alto vac&#xED;o de un microscopio electr&#xF3;nico. Entre los diversos enfoques que se han desarrollado, la congelaci&#xF3;n mantiene ca&#xED;da de la muestra en el estado m&#xE1;s natural y por lo tanto el m&#xE9;todo de elecci&#xF3;n siempre que sea posible. Hunda congelaci&#xF3;n para aplicaciones est&#xE1;ndar de electrones criomicroscop&#xED;a procede por la difusi&#xF3;n de la muestra en una pel&#xED;cula delgada a trav&#xE9;s de una rejilla EM y luego r&#xE1;pidamente se sumerge en un cri&#xF3;geno (generalmente etano l&#xED;quido), pero el &#xE9;xito depende cr&#xED;ticamente de las propiedades de la rejilla y la muestra, la producci&#xF3;n de una pel&#xED;cula delgada uniforme, la temperatura y la naturaleza del cri&#xF3;geno, y las condiciones se sumergen. En este cap&#xED;tulo se revisa la congelaci&#xF3;n de inmersi&#xF3;n principios, t&#xE9;cnicas, instrumentos, problemas comunes y consideraciones de seguridad.

Sum&#xE9;rgete congelaci&#xF3;n de electrones criomicroscop&#xED;a

&#x7EC6;&#x83CC;&#x97AD;&#x6BDB;&#x662F;&#x5927;&#x81EA;&#x7136;&#x7684;&#x6700;&#x4EE4;&#x4EBA;&#x60CA;&#x5F02;&#x548C;&#x730E;&#x6237;&#x5EA7;&#x8EAB;&#x4F53;&#x4E4B;&#x4E00;&#x3002;&#x5176;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x5899;&#x951A;&#x7535;&#x673A;&#x4F7F;&#x7528;&#x5316;&#x5B66;&#x80FD;&#x91CF;&#x6765;&#x65CB;&#x8F6C;&#x5FAE;&#x7C73;&#x957F;&#x4E1D;&#x548C;&#x63A8;&#x52A8;&#x8FD9;&#x79CD;&#x7EC6;&#x83CC;&#x5BF9;&#x8425;&#x517B;&#x7269;&#x8D28;&#x548C;&#x6BD2;&#x7D20;&#x4ECE;&#x3002;&#x4E86;&#x89E3;&#x4ECE;&#x67D0;&#x4E9B;&#x6A21;&#x5F0F;&#x751F;&#x7269;&#x7684;&#x97AD;&#x6BDB;&#x7535;&#x673A;&#x5F88;&#x6E05;&#x695A;&#xFF0C;&#x867D;&#x7136;&#x5B83;&#x4EEC;&#x8DE8;&#x7EC6;&#x83CC;&#x738B;&#x56FD;&#x7684;&#x591A;&#x6837;&#x6027;&#x662F;&#x5C11;&#x597D;&#x7279;&#x70B9;&#xFF0C;&#x5141;&#x8BB8;&#x7535;&#x673A;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x4E0D;&#x53D8;&#x7684;&#x3001; &#x7406;&#x60F3;&#x7684;&#x673A;&#x5668;&#x5076;&#x5C14;&#x7684;&#x5931;&#x5B9E;&#x9648;&#x8FF0;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x76EE;&#x524D;&#x6574;&#x4E2A;&#x7EC6;&#x83CC;&#x97AD;&#x6BDB;&#x7535;&#x673A;&#x4F53;&#x7CFB;&#x7ED3;&#x6784;&#x7535;&#x5B50; cryotomographical &#x7684;&#x8C03;&#x67E5;&#x3002;&#x5B88;&#x6052;&#x7684;&#x7ED3;&#x6784;&#x6838;&#x5FC3;&#x6620;&#x50CF;&#x7684;&#x6240;&#x6709; 11 &#x7EC6;&#x83CC;&#x5728;&#x89C2;&#x5BDF;&#x5230;&#xFF0C;&#x867D;&#x7136;&#x4EE4;&#x4EBA;&#x60CA;&#x8BB6;&#x7684;&#x5C0F;&#x8BF4;&#x4EE5;&#x53CA;&#x4E0D;&#x540C;&#x7ED3;&#x6784;&#x548C;&#x4E0D;&#x540C;&#x7684;&#x5BF9;&#x79F0;&#x53D1;&#x73B0;&#x56F4;&#x7ED5;&#x6838;&#x5FC3;&#x3002;&#x7535;&#x673A;&#x7ED3;&#x6784;&#x5173;&#x8054;&#x7684;&#x5B58;&#x5728;&#x548C;&#x7F3A;&#x4E4F;&#x7279;&#x5B9A;&#x7535;&#x673A;&#x57FA;&#x56E0;&#x5728;&#x6BCF;&#x4E2A;&#x751F;&#x7269;&#x4F53;&#x4E2D;&#x7684;&#x5EFA;&#x8BAE;&#x4E94;&#x79CD;&#x86CB;&#x767D;&#x53C2;&#x4E0E;&#x51FA;&#x53E3;&#x7684;&#x8BBE;&#x5907;&#xFF0C;&#x5305;&#x62EC;&#x7684; FliI&#xFF0C;&#x5176;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x4F4E;&#x4E8E; C &#x73AF;&#x8BC1;&#x5B9E;&#x5F71;&#x50CF;&#x5220;&#x9664;&#x5E94;&#x53D8;&#x7684;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x770B;&#x5230;&#x7684;&#x5B88;&#x6052;&#x548C;&#x4E13;&#x95E8;&#x8C03;&#x6574;&#x7ED3;&#x6784;&#x76F8;&#x7ED3;&#x5408;&#x9610;&#x660E;&#x5982;&#x4F55;&#x6F14;&#x53D8;&#x8FD9;&#x590D;&#x6742;&#x7684;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x80FD;&#x5948;&#x7C73;&#x673A;&#x5668;&#x4EE5;&#x6EE1;&#x8DB3;&#x4E0D;&#x540C;&#x7684;&#x7269;&#x79CD;&#x3002;

&#x7EC6;&#x83CC;&#x97AD;&#x6BDB;&#x7535;&#x673A;&#x7684;&#x7ED3;&#x6784;&#x591A;&#x6837;&#x6027;&#x3002;

The bacterial flagellum is one of nature's most amazing and well-studied nanomachines. Its cell-wall-anchored motor uses chemical energy to rotate a microns-long filament and propel the bacterium towards nutrients and away from toxins. While much is known about flagellar motors from certain model organisms, their diversity across the bacterial kingdom is less well characterized, allowing the occasional misrepresentation of the motor as an invariant, ideal machine. Here, we present an electron cryotomographical survey of flagellar motor architectures throughout the Bacteria. While a conserved structural core was observed in all 11 bacteria imaged, surprisingly novel and divergent structures as well as different symmetries were observed surrounding the core. Correlating the motor structures with the presence and absence of particular motor genes in each organism suggested the locations of five proteins involved in the export apparatus including FliI, whose position below the C-ring was confirmed by imaging a deletion strain. The combination of conserved and specially-adapted structures seen here sheds light on how this complex protein nanomachine has evolved to meet the needs of different species.

Structural diversity of bacterial flagellar motors.

Le flagelle bact&#xE9;rien est l&#x26;#39;une des nanomachines la plus &#xE9;tonnante et bien &#xE9;tudi&#xE9; la nature. Sa paroi cellulaire ancr&#xE9; moteur utilise l&#x26;#39;&#xE9;nergie chimique pour faire tourner un filament microns de long et de propulser la bact&#xE9;rie vers des &#xE9;l&#xE9;ments nutritifs et &#xE0; l&#x26;#39;abri des toxines. Alors que beaucoup est connu au sujet des moteurs flagellaires de certains organismes mod&#xE8;les, leur diversit&#xE9; &#xE0; travers le royaume bact&#xE9;rienne est moins bien caract&#xE9;ris&#xE9;, ce qui permet la pr&#xE9;sentation inexacte des faits occasionnels du moteur comme un invariant, machine id&#xE9;ale. Ici, nous pr&#xE9;sentons un sondage &#xE9;lectronique cryotomographical d&#x26;#39;architectures moteur flagellaire tout au long des bact&#xE9;ries. Bien conserv&#xE9; un noyau structurel a &#xE9;t&#xE9; observ&#xE9;e dans tous les 11 bact&#xE9;ries imag&#xE9;es, des structures &#xE9;tonnamment nouvelles et divergentes, ainsi que des sym&#xE9;tries diff&#xE9;rentes ont &#xE9;t&#xE9; observ&#xE9;es entourant le noyau. Corr&#xE9;lation entre les structures de moteur avec la pr&#xE9;sence et l&#x26;#39;absence de g&#xE8;nes particuliers dans chaque moteur organisme a sugg&#xE9;r&#xE9; que les emplacements des cinq prot&#xE9;ines impliqu&#xE9;es dans l&#x26;#39;appareil d&#x26;#39;exportation, y compris Flii, dont la position en dessous de la C-anneau a &#xE9;t&#xE9; confirm&#xE9; par l&#x26;#39;imagerie d&#x26;#39;une souche de suppression. La combinaison de structures conserv&#xE9;es et sp&#xE9;cialement adapt&#xE9; vus ici met en lumi&#xE8;re la fa&#xE7;on dont cette prot&#xE9;ine complexe nanomachine a &#xE9;volu&#xE9; pour r&#xE9;pondre aux besoins des diff&#xE9;rentes esp&#xE8;ces.

La diversit&#xE9; structurelle des bact&#xE9;rienne Motors flagellaire

Die bakterielle Flagellen geh&ouml;rt zu der Natur am meisten erstaunlich und gut erforscht Nanomaschinen. Seine Zelle Wand-verankertes Motor wird chemischen Energie verwendet, um einem Mikrometer langen Faden zu drehen und treiben das Bakterium in Richtung N&auml;hrstoffe und entfernt Giftstoffe. W&auml;hrend viel &uuml;ber Flimmerband Motoren von bestimmten Modellorganismen bekannt ist, ist ihre Vielfalt durch das bakterielle K&ouml;nigreich, dass weniger gut charakterisiert die gelegentliche falsche Darstellung der Motor als invariante, ideale Maschine erm&ouml;glicht. Hier pr&auml;sentieren wir eine Elektron-Cryotomographical-Umfrage Flimmerband motor Architekturen w&auml;hrend der Bakterien. W&auml;hrend ein konservierten struktureller Kern in allen 11 Bakterien abgebildet beobachtet wurde, wurden &uuml;berraschenderweise Roman sowie unterschiedliche Strukturen und verschiedenen Symmetrien beobachtet rund um den Kern. Korrelation der motorischen Strukturen mit der Anwesenheit und Abwesenheit von bestimmten motor Gene in jedem Organismus vorgeschlagen, die Positionen der f&uuml;nf-Proteine in der Export-Apparat, einschlie&szlig;lich FliI, deren Position unterhalb der C-Ring Imaging eine L&ouml;schung Belastung best&auml;tigt wurde. Die Kombination von konservierten und speziell angepassten Strukturen gesehen hier beleuchtet wie dieses komplexe Protein Nanomaschine entwickelt hat, um die Bed&uuml;rfnisse der verschiedenen Arten.

Strukturvielfalt bakterielle Flimmerband Motoren.

Il flagello &egrave; una delle nanomacchine pi&ugrave; sorprendente e ben studiata di natura. Il suo motore cella-muro-ancorata utilizza energia chimica per ruotare un filamento lungo micron e spingere il batterio verso le sostanze nutrienti e lontano dalle tossine. Mentre molto &egrave; conosciuto circa flagellari motori da alcuni organismi modello, loro diversit&agrave; attraverso il Regno batterico &egrave; che meno ben caratterizzati, permettendo il travisamento occasionale del motore come una macchina ideale, invariante. Qui di seguito, presentiamo un&#39;indagine cryotomographical elettrone di architetture motore flagellari in tutto i batteri. Mentre un nucleo strutturale conservato &egrave; stato osservato in tutti i 11 batteri imaged, sorprendentemente romanzo e strutture divergenti, come pure diverse simmetrie sono state osservate che circonda il nucleo. Correlando il motore strutture con la presenza e l&#39;assenza di particolari geni motore in ogni organismo, ha suggerito le posizioni delle cinque proteine coinvolte nell&#39;apparato esportazione compresi FliI, la cui posizione sotto l&#39;anello a C &egrave; stata confermata da un ceppo di eliminazione di imaging. La combinazione di strutture conservate e appositamente adattato visto qui getta luce su come questa proteina complessa nanomacchina si &egrave; evoluto per soddisfare le esigenze delle diverse specie.

Diversit&agrave; strutturale dei motori flagellari batterici.

&#x30D0;&#x30AF;&#x30C6;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x97AD;&#x6BDB;&#x306F;&#x3001;&#x81EA;&#x7136;&#x306E;&#x6700;&#x3082;&#x7D20;&#x6674;&#x3089;&#x3057;&#x3044;&#x3068;&#x3088;&#x304F;&#x7814;&#x7A76;&#x3055;&#x308C;&#x30CA;&#x30CE;&#x30DE;&#x30B7;&#x30F3;&#x306E;&#x4E00;&#x3064;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x305D;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x58C1;&#x30A2;&#x30F3;&#x30AB;&#x30FC;&#x30E2;&#x30FC;&#x30BF;&#x306F;&#x3001;&#x30DF;&#x30AF;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x9577;&#x7E4A;&#x7DAD;&#x3092;&#x56DE;&#x8EE2;&#x3055;&#x305B;&#x308B;&#x3068;&#x6804;&#x990A;&#x3068;&#x306E;&#x8DDD;&#x96E2;&#x6BD2;&#x7D20;&#x306B;&#x5BFE;&#x3059;&#x308B;&#x7D30;&#x83CC;&#x3092;&#x63A8;&#x9032;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x5316;&#x5B66;&#x30A8;&#x30CD;&#x30EB;&#x30AE;&#x30FC;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x975E;&#x5E38;&#x306B;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x751F;&#x7269;&#x304B;&#x3089;&#x3079;&#x3093;&#x6BDB;&#x30E2;&#x30FC;&#x30BF;&#x30FC;&#x306B;&#x3064;&#x3044;&#x3066;&#x306F;&#x77E5;&#x3089;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x304C;&#x3001;&#x7D30;&#x83CC;&#x306E;&#x738B;&#x56FD;&#x3092;&#x8D8A;&#x3048;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x591A;&#x69D8;&#x6027;&#x306F;&#x3042;&#x307E;&#x308A;&#x4E0D;&#x5909;&#x306E;&#x3001;&#x7406;&#x60F3;&#x7684;&#x306A;&#x30DE;&#x30B7;&#x30F3;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x3001;&#x30E2;&#x30FC;&#x30BF;&#x306E;&#x81E8;&#x6642;&#x306E;&#x4E0D;&#x5B9F;&#x8868;&#x793A;&#x3092;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x3059;&#x308B;&#x3001;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x7279;&#x5FB4;&#x3068;&#x3059;&#x308B;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x7D30;&#x83CC;&#x3079;&#x3093;&#x6BDB;&#x30E2;&#x30FC;&#x30BF;&#x30FC;&#x5168;&#x4F53;&#x306E;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AD;&#x30C6;&#x30AF;&#x30C1;&#x30E3;&#x306E;&#x96FB;&#x5B50;cryotomographical&#x8ABF;&#x67FB;&#x3092;&#x63D0;&#x793A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x4FDD;&#x5B58;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x69CB;&#x9020;&#x306E;&#x30B3;&#x30A2;&#x304C;&#x64AE;&#x50CF;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x5168;11&#x306E;&#x7D30;&#x83CC;&#x306B;&#x304A;&#x3044;&#x3066;&#x89B3;&#x5BDF;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x304C;&#x3001;&#x9A5A;&#x304F;&#x307B;&#x3069;&#x5C0F;&#x8AAC;&#x3068;&#x767A;&#x6563;&#x306E;&#x69CB;&#x9020;&#x3060;&#x3051;&#x3067;&#x306A;&#x304F;&#x3001;&#x3055;&#x307E;&#x3056;&#x307E;&#x306A;&#x5BFE;&#x79F0;&#x6027;&#x306F;&#x3001;&#x30B3;&#x30A2;&#x306E;&#x5468;&#x56F2;&#x3092;&#x89B3;&#x5BDF;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x305D;&#x308C;&#x305E;&#x308C;&#x306E;&#x751F;&#x7269;&#x306E;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x30E2;&#x30FC;&#x30BF;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306E;&#x5B58;&#x5728;&#x4E0B;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x975E;&#x5B58;&#x5728;&#x4E0B;&#x3067;&#x30E2;&#x30FC;&#x30BF;&#x69CB;&#x9020;&#x306E;&#x76F8;&#x95A2;&#x3092;&#x3059;&#x308B;&#x3068;&#x3001;&#x4F4D;&#x7F6E;C-&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x4E0B;&#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x6B20;&#x5931;&#x682A;&#x304C;&#x78BA;&#x8A8D;&#x3055;&#x308C;&#x305F;FliI&#x306A;&#x3069;&#x3001;&#x8F38;&#x51FA;&#x88C5;&#x7F6E;&#x306B;&#x95A2;&#x4E0E;&#x3059;&#x308B;5&#x3064;&#x306E;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;&#x306E;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x3092;&#x793A;&#x5506;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x306B;&#x898B;&#x3089;&#x308C;&#x308B;&#x4FDD;&#x5B58;&#x3055;&#x308C;&#x3001;&#x7279;&#x5225;&#x306B;&#x9069;&#x5FDC;&#x3057;&#x305F;&#x69CB;&#x9020;&#x306E;&#x7D44;&#x307F;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x306F;&#x3001;&#x3053;&#x306E;&#x8907;&#x96D1;&#x306A;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x30CA;&#x30CE;&#x30DE;&#x30B7;&#x30F3;&#x306F;&#x3001;&#x7570;&#x306A;&#x308B;&#x7A2E;&#x306E;&#x30CB;&#x30FC;&#x30BA;&#x3092;&#x6E80;&#x305F;&#x3059;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x9032;&#x5316;&#x3057;&#x3066;&#x304D;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3069;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306B;&#x5149;&#x3092;&#x6295;&#x3052;&#x304B;&#x3051;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3002;

&#x7D30;&#x83CC;&#x3079;&#x3093;&#x6BDB;&#x30E2;&#x30FC;&#x30BF;&#x30FC;&#x306E;&#x69CB;&#x9020;&#x7684;&#x591A;&#x69D8;&#x6027;

&#xC138;&#xADE0;&#xC131; &#xC2E0;&#xC124; &#xC790;&#xC5F0;&#xC758; &#xAC00;&#xC7A5; &#xB180;&#xB77C;&#xC6B4; &#xACE0; &#xC774;&#xC57C;&#xAE30;&#xB3C4; &#xC9C0;&#xC9C0; &#xC911; &#xD558;&#xB098;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC138;&#xD3EC; &#xBCBD; &#xACE0;&#xC815; &#xB41C; &#xBAA8;&#xD130;&#xC758; &#xD654;&#xD559; &#xC5D0;&#xB108;&#xC9C0;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xBBF8;&#xD06C;&#xB860; &#xAE34; &#xD544; &#xB77C; &#xBA58; &#xD2B8;&#xB97C; &#xD68C;&#xC804; &#xD558; &#xACE0; &#xC601;&#xC591;&#xC18C;&#xC640; &#xB3C5; &#xC18C; &#xB5A8;&#xC5B4;&#xC838; &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC544;&#xB97C; &#xCD94;&#xC9C4;. &#xB9CE;&#xC740; &#xD2B9;&#xC815; &#xBAA8;&#xB378; &#xC0DD;&#xBB3C;&#xC5D0;&#xC11C; flagellar &#xBAA8;&#xD130;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC54C;&#xB824;&#xC838; &#xC788;&#xC9C0;&#xB9CC;, &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xC138;&#xADE0; &#xB098;&#xB77C;&#xC5D0; &#xAC78;&#xCCD0; &#xADF8;&#xB4E4;&#xC758; &#xB2E4;&#xC591;&#xC131;&#xC740; &#xB35C; &#xC798; &#xC218; &#xC788;&#xB3C4;&#xB85D; &#xACE0;&#xC815;, &#xC774;&#xC0C1;&#xC801;&#xC778; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC73C;&#xB85C; &#xBAA8;&#xD130;&#xC758; &#xBE44;&#xC815; &#xAE30; &#xD5C8;&#xC704; &#xC9C4;&#xC220; &#xD2B9;&#xC9D5;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC544;&#xC5D0; &#xAC78;&#xCCD0; flagellar &#xBAA8;&#xD130; &#xC544;&#xD0A4;&#xD14D;&#xCC98;&#xC758; &#xC804;&#xC790; cryotomographical &#xC124;&#xBB38; &#xC870;&#xC0AC;&#xB97C; &#xC81C;&#xC2DC;. &#xB3D9;&#xC548; &#xBCF4;&#xC874;&#xB41C; &#xAD6C;&#xC870; &#xCF54;&#xC5B4; &#xBAA8;&#xB4E0; 11 &#xBC15;&#xD14C;&#xB9AC;&#xC544; &#xBA87; &#xAD70;&#xB370;&#xC5D0;&#xC11C; &#xAD00;&#xCC30; &#xB418;&#xC5C8;&#xB2E4;, &#xC758;&#xC678;&#xB85C; &#xC18C;&#xC124; &#xBD84;&#xAE30; &#xAD6C;&#xC870; &#xBFD0;&#xB9CC; &#xC544;&#xB2C8;&#xB77C; &#xB2E4;&#xB978; &#xB300;&#xCE6D; &#xAD00;&#xCC30; &#xD588;&#xB2E4; &#xD575;&#xC2EC;&#xC744; &#xB458;&#xB7EC;&#xC2FC;. &#xC874;&#xC7AC;&#xC640; &#xBD80;&#xC7AC;&#xC758; &#xAC01; &#xC720;&#xAE30; &#xCCB4;&#xC5D0; &#xD2B9;&#xC815; &#xBAA8;&#xD130; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xBAA8;&#xD130; &#xAD6C;&#xC870;&#xB97C; &#xC5F0;&#xAD00; 5 C &#xBC18;&#xC9C0; &#xC544;&#xB798; &#xC704;&#xCE58;&#xAC00; &#xC0AD;&#xC81C; &#xC2A4;&#xD2B8;&#xB808;&#xC778; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xD655;&#xC778; &#xB418;&#xC5C8;&#xB2E4; Flii&#xB97C; &#xD3EC;&#xD568; &#xD558; &#xC5EC; &#xC218;&#xCD9C; &#xAE30;&#xAD6C;&#xC5D0; &#xAD00;&#xB828; &#xB41C; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8;&#xC758; &#xC704;&#xCE58;&#xB97C; &#xC81C;&#xC548; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;&#xC5D0; &#xBCF8; &#xAD6C;&#xC870;&#xB97C; &#xBCF4;&#xC874; &#xD558; &#xACE0; &#xD2B9;&#xBCC4;&#xD788; &#xC801;&#xC751;&#xC758; &#xC870;&#xD569; &#xC5B4;&#xB5BB;&#xAC8C;&#xC774; &#xBCF5;&#xC7A1; &#xD55C; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xB098;&#xB178; &#xC885;&#xC5D0; &#xB9DE;&#xAC8C; &#xC9C4;&#xD654;&#xC5D0; &#xBE5B;&#xC774; sheds.

&#xC138;&#xADE0; flagellar &#xBAA8;&#xD130;&#xC758; &#xAD6C;&#xC870; &#xB2E4;&#xC591;&#xC131;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

El flagelo bacteriano es una de las nanom&#xE1;quinas m&#xE1;s sorprendente y bien estudiado de la naturaleza. Su pared celular anclado el motor utiliza la energ&#xED;a qu&#xED;mica 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 tergiversaci&#xF3;n ocasional del motor como una m&#xE1;quina de todos los idiomas, ideal. A continuaci&#xF3;n, presentamos una encuesta electr&#xF3;nica cryotomographical de las arquitecturas de motor flagelar a trav&#xE9;s de las bacterias. Mientras que un n&#xFA;cleo estructural conservada se observ&#xF3; en todas las 11 bacterias con imagen, las estructuras sorprendentemente nuevos y divergentes, as&#xED; como diferentes simetr&#xED;as se observ&#xF3; que rodea al n&#xFA;cleo. Correlacionar las estructuras de motor con la presencia y ausencia de genes de motor particulares de cada organismo sugiri&#xF3; la ubicaci&#xF3;n de cinco prote&#xED;nas implicadas en el aparato de exportaci&#xF3;n incluyendo flii, cuya posici&#xF3;n por debajo del anillo C fue confirmada por im&#xE1;genes una supresi&#xF3;n cepa. La combinaci&#xF3;n de estructuras conservadas y adaptados especialmente ven en la foto arroja luz sobre c&#xF3;mo este complejo de prote&#xED;nas nanom&#xE1;quina ha evolucionado para satisfacer las necesidades de las diferentes especies.

Megan J. Dobro

Division of Biology

California Institute of Technology - Caltech

Electron Cryotomography of Bacterial Cells

Megan J. Dobro

.css-o250i3{font-size:18px;font-family:Open Sans,sans-serif;line-height:21.6px;}Division of Biology

California Institute of Technology - Caltech

Electron Cryotomography of Bacterial Cells

Division of Biology