Många mikrober bär vackert mönstrade kristallina skal, som skyddar dem från en hård värld och till och med kan hjälpa dem att rulla in mat. Studier vid avdelningen för energis SLAC National Accelerator Laboratory och Stanford University har avslöjat denna process för matupprullning och visat hur skal sammanställer sig själva från proteinbyggstenar.

Nu har samma team zoomat in på det allra första steget i mikrobiell skalbyggnad:kärnbildning, där snirkliga proteiner kristalliseras till robusta byggstenar, ungefär som stengodis kristalliseras runt ett snöre doppat i sockersirap.

Resultaten, publiceras idag i Förfaranden från National Academy of Sciences , kan belysa hur skalen hjälper mikrober att interagera med andra organismer och med deras miljöer, och hjälper även forskare att designa självmonterande nanostrukturer för olika uppgifter.

Jonathan Herrmann, en doktorand i professor Soichi Wakatsukis grupp vid SLAC och Stanford, samarbetade med det strukturella molekylärbiologiska teamet vid SLAC:s Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) i studien. De spred en kraftfull stråle av röntgenstrålar från proteinmolekyler som flöt i en lösning för att se hur molekylernas atomära strukturer förändrades när de bildades kärnor till kristaller. Under tiden, andra forskare gjorde en serie kryogena elektronmikroskopbilder (cryo-EM) vid olika punkter i kärnbildningsprocessen för att visa vad som hände över tiden.

De fick reda på att kristallbildningen sker i två steg:Ena änden av proteinmolekylen kärnor till kristall medan den andra änden, kallas N-terminalen, fortsätter att vicka runt. Sedan ansluter N-terminalen, och kristallisationen är fullbordad. Långt ifrån att vara eftersläpande, N-terminalen påskyndar faktiskt det initiala kärnbildningssteget – även om exakt hur det gör detta är fortfarande okänt, sa forskarna – och detta hjälper till att förklara varför mikrobiella skal kan bildas så snabbt och effektivt.