Hur motilitetsstrukturen hos encelliga arkéer är fäst vid deras yta

En forskargrupp under ledning av mikrobiologen Prof. Dr. Sonja-Verena Albers från Freiburg har beskrivit strukturen hos det protein med vilket motilitetsstrukturen fästs i cellväggen hos arkéer – en typ av encelliga livsformer. Dessutom har forskarna visat att detta protein är viktigt för organets struktur och funktion. Forskarna publicerade sina resultat i det aktuella numret av tidskriften Structure.

Prokaryoter, encelliga livsformer utan cellkärna, delas in i bakterier och arkéer. Mycket mindre forskning har bedrivits om arkéer, eftersom inga patogena former ännu har beskrivits. De första isolerade arkéerna kom från livsmiljöer som varma svavelkällor, varma källor i djuphavet eller extremt salthaltiga sjöar. Forskare antog därför länge att arkéer endast kan växa i extrema miljöer som dessa. Nu vet man att arkéer, liksom bakterier, kan finnas i nästan alla livsmiljöer – bland annat i tarmfloran och på människans hud. Dessa upptäckter gav en stimulans till ny forskning.

Det är viktigt för mikroorganismer att kunna förflytta sig på egen hand: När deras levnadsförhållanden försämras kan de på egen hand hitta bättre levnadsförhållanden. Bakteriernas rörelsestruktur, flagellen, har varit föremål för detaljerad forskning i mer än 30 år. Den består av upp till 50 proteiner som sätts samman enligt en fast sekvens av händelser. Resultatet är en piska av proteinfilament som fungerar ungefär som en propeller: En ”motor” i änden som är fäst vid cellväggen gör att den kan rotera, vilket gör det möjligt för bakterien att simma.

För bara några år sedan antog forskarna att arkéer också använde flageller för att röra sig. Sekvenseringen av det första arkealgenomet avslöjade dock tydliga skillnader i strukturerna av rörelsestrukturerna hos bakterier och arkéer. Man fann att arkéer använder en struktur som kallas archaellum för att simma. I modellorganismen Sulfolobus acidocaldarius består den av endast sju underenheter men uppnår ändå samma prestanda som flagellen trots denna enkla struktur. Endast ett fåtal strukturstudier av de underenheter som utgör archaellum har hittills genomförts. För två år sedan upptäckte Albers forskargrupp strukturen på motorproteinet FlaI och visade att det bildar archaellums motoriska komplex tillsammans med proteinerna FlaX och FlaH. I sin nyligen publicerade artikel beskriver forskarna proteinet FlaF, som binder specifikt till modellorganismens enda cellväggsprotein och fixerar det stadigt där. ”Det är viktigt att lära sig mer om dessa cellväggs- och ytstrukturer, eftersom arkéerna kan använda dem för att interagera med miljön – och därmed även med mänskliga celler”, säger Albers.