大自然如何设计原始旋转马达

细菌鞭毛是大自然中最小的电机之一，每分钟转速高达60,000转。为了正常运作并推动细菌，鞭毛需要将其所有组件装配在一起进行严格的测量。在今天发表在“科学”杂志上的一项研究中，犹他大学的研究人员报告了一种调节鞭毛25纳米驱动轴状杆长度的机制，并回答了一个关于细胞如何结合在一起的长期问题。

虽然确定其他鞭毛部件尺寸的生物力学控制已经确定，但是杆的长度控制，一个将扭矩从电池内部的鞭毛发动机传递到外部螺旋桨细丝的刚性轴，是未知的。“由于大部分机器都是在细胞外组装的，因此必须有自组装机制，并确定不同组件的最佳长度，”生物学教授凯利休斯说。“它是怎么做到的?”

休斯的研究生Eli Cohen使用遗传工具进行肠道沙门氏菌杆长度控制的问题进展缓慢，直到在他的一个课程中，他听说了外膜束缚蛋白Lpp的概念，它将外膜与外膜连接起来。的细胞壁。的沙门氏菌信封是由一个的内膜和与外界交互的外膜。在两个膜之间是包含称为周质的细胞壁的空间。细胞生物学家之前并不知道LppA蛋白质是否支撑细胞壁，如柱子撑起屋顶，或外膜是否拴在细胞壁上。

科恩，休斯和他们的同事设计了沙门氏菌菌株，以确定LppA是否作为外膜的系绳，以及外膜是否影响鞭毛杆长度。他们发现，改变LppA蛋白的长度会改变周质的宽度以及杆的长度。

“棒需要接触外膜的内部，”科恩说。“因此，如果外膜距离更远，那么杆必须在那里生长以满足它。”

“这项工作最终表明它实际上是一条将外膜固定下来的系绳，”Hughes补充道。“如果你不将它系住，外膜会从细胞中爆炸出来。”

因为鞭毛与细菌的移动能力有关，所以对鞭毛系统控制的理解可以帮助研究人员学习如何固定有害细菌，并阻碍一些细菌用来感染宿主细胞的鞭毛状系统。

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