Обнаружен новый механизм самоорганизации материи

Ученые Института науки и технологий Австрии (ISTA) обнаружили новый механизм самоорганизации активной материи, необходимый для деления бактериальных клеток. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Physics, могут способствовать разработке синтетических самовосстанавливающихся материалов.

Во время деления бактерии белки FtsZ самоорганизуются в кольцевую структуру в центре клетки. Было показано, что это кольцо, называемое бактериальным кольцом деления, помогает формировать «стену», разделяющую дочерние клетки. Однако основные физические аспекты самоорганизации FtsZ до сих пор не были объяснены.

Для исследования процесса ученые использовали вычислительное моделирование, которое помогло изучить, как белки FtsZ, образующие нити, взаимодействуют и самоорганизуются. Белковые нити разрастаются и сжимаются в непрерывном цикле, в процессе, называемом «беговая дорожка», который представляет собой постоянное добавление и удаление субъединиц на противоположных концах нити.

При столкновении нитей с препятствием они растворяются и вновь собираются, формируя хорошо выровненную нитевидную структуру — бактериальное кольцо деления. Эти процессы были подтверждены как моделированием, так и с помощью атомно-силовой микроскопии на белковых сборках in vitro.

Процесс «беговой дорожки» может быть адаптирован для создания синтетических материалов, способных к самовосстановлению. В дальнейшем ученые планируют изучить, как это кольцо помогает формировать стенку, разделяющую бактериальную клетку на две.