Veel microben dragen kristallijne schelpen met prachtige patronen, die hen beschermen tegen een harde wereld en zelfs kunnen helpen om voedsel binnen te halen. Studies aan het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy en de Stanford University hebben dit voedselophopingsproces onthuld en laten zien hoe schelpen zichzelf samenstellen uit eiwitbouwstenen.

Nu heeft hetzelfde team ingezoomd op de allereerste stap in het bouwen van microbiële schelpen:nucleatie, waar kronkelige eiwitten kristalliseren tot stevige bouwstenen, net zoals kandijsuiker kristalliseert rond een touwtje dat in suikersiroop is gedoopt.

De resultaten, vandaag gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , zou licht kunnen werpen op hoe de schelpen microben helpen omgaan met andere organismen en met hun omgeving, en helpt wetenschappers ook bij het ontwerpen van zelfassemblerende nanostructuren voor verschillende taken.

Jonathan Hermann, een afgestudeerde student in de groep van professor Soichi Wakatsuki aan SLAC en Stanford, werkte samen met het structurele moleculaire biologieteam van SLAC's Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) aan het onderzoek. Ze verspreidden een krachtige bundel röntgenstralen van eiwitmoleculen die in een oplossing dreven om te zien hoe de atomaire structuren van de moleculen veranderden toen ze tot kristallen vormden. In de tussentijd, andere onderzoekers maakten een reeks cryogene elektronenmicroscoop (cryo-EM) beelden op verschillende punten in het kiemvormingsproces om te laten zien wat er in de loop van de tijd gebeurde.

Ze ontdekten dat kristalvorming in twee stappen plaatsvindt:het ene uiteinde van het eiwitmolecuul kiemt in kristal, terwijl het andere uiteinde, genaamd de N-terminus, blijft rondscharrelen. Dan sluit de N-terminus aan, en de kristallisatie is voltooid. Verre van een achterblijver te zijn, de N-terminus versnelt in feite de initiële kiemvormingsstap - hoewel precies hoe het dit doet nog onbekend is, zeiden de onderzoekers - en dit helpt verklaren waarom microbiële schelpen zich zo snel en efficiënt kunnen vormen.