Bakteriyal flagellum (kamçı), doğanın bilinen en küçük motorlarından biridir ve dakikada 60.000 devir  ile rotasyon yapabilir. Düzgünce çalışması ve bakteriyi ileriye doğru itmesi için, flagellumun tüm bileşenlerinin doğru ölçülerde olması gerekir. Science'da yayımlanan bir çalışmada, University of Utah'tan araştırmacılar flagellumun 25 nanometrelik aksa benzer rod (çubuk) boyunun ayarlanmasını sağlayan mekanizmayı açıklayarak hücrelerin nasıl bir arada tutulduğu sorusunu yanıtlıyor.

Diğer flagella bileşenlerinin boyutlarını belirleyen biyomedikal kontroller daha önceden belirlenmişti; ancak torku hücrenin içindeki flagellar motordan dışarıdaki pervane filamentlere  ileten sert şaft olan rod boyunun kontrolü bilinmemekteydi.

Çalışmayı yürüten araştırmacılar, mekanizmanın büyük çoğunluğu hücrenin dışında bir araya geldiğinden, bunların kendiliğinden biraraya gelmelerini ve farklı bileşenlerin optimal uzunluklarını belirleyen mekanizmalar olması gerektiğini belirtiyor. Ancak bu nasıl mümkün olabilir?

Salmonella entericadaki rod boyunun kontrolü, dış zarı hücre duvarına fiziksel olarak bağlayan Lpp protein konsepti ortaya çıkana kadar genetik araçlar kullanılarak çok küçük ilerlemelerle takip edilmekteydi. Salmonellannın dış kabuğu, bir iç zar ve dış dünya ile etkileşim içerisindeki dış zardan oluşmaktadır. Bu iki zarın arasında da , periplazm da denen bir hücre duvarı konuçlanmıştır.

Hücre biyolojisi araştırmacıları daha önceleri LppA proteininin hücre duvarına destek olduğunu, tıpkı kolonların çatıları desteklediği gibi dayanak görevi gördüğünü bilmiyorlardı. Yine, hücre duvarının dış zarı yular gibi kavradığı, bilgiler dahilinde değildi.

Araştırma ekibi, Salmonella soylarını dizayn ederek, LppA proteininin dış zar için kaplama/destek görevi görüp görmediğini  ve de dış zarın flagella kamçısının net uzunluğunu etkilememekte olduğunu göstermeye çalıştı. Yapılan tetkiklere göre, LppA proteini uzunluğunun, periplazma genişliğini veya enini etkilediği ve de kamçı uzunluğunu belirlediği tespit edildi.

Kamçının, dış zara içten tutunması ve bu yolla dış hareketin, hücre hareketini sağlaması gerekiyor. Sistem bu şekilde işlerken, eğer dış zar daha uzak mesafede oluştu ise, kamçı çubuğu tutunabilmek için daha çok uzama ihtiyacı duyuyor. Evriminin ilk aşamasında, bu yolla maksimal hareket olanağı ve hücreyi taşıma özelliği kazanan kamçının, LppA proteini ile ilişkisi de böylelikle anlaşılmış oldu.

Flagellum, bakterinin hareket etme yeteneği için bağlayıcı olduğunda, flagellar sistemin kontrolünü ve evrimini anlamak, mühendislik noktasında çok farklı uygulamaların geliştirilmesini kolaylaştıracaktır. Yine, bakteri soylarının aynı modifikasyon ile çeşitlendirilmesi, sanayide bakterilerin kullanım yollarını artıracak gibi görünüyor.

 

---

Makale Referans: Eli J. Cohen, Josie L. Ferreira, Mark S. Ladinsky, Morgan Beeby, Kelly T. Hughes. Nanoscale-length control of the flagellar driveshaft requires hitting the tethered outer membrane. Science, 2017; 356 (6334): 197 DOI: 10.1126/science.aam6512

---