Математическая биофизика клетки - Иваницкий Г.Р.
Скачать (прямая ссылка):
На электронно-микроскопическом снимке сокращенной структуры можно выделить два основных семейства спиралей (рис. 108, а): спирали с малым периодом, наклоненные под углом 15е к горизонтальной оси, и спирали с большим периодом, составляющие с вертикальной осью 6е. На дифракционной картине (рис. 108, б) ^тим спиралям соответствуют системы рефлексов на 1-й, 16-й и 17-й слоевых линиях. Причем спирали с малым периодом обладают 6-кратной симметрией, а спирали с большим периодом — 12-кратной симметрией. Эти данные согласуются с результатами, полученными на сокращенном отростке фага Т4 [19]. На 33-й слоевой линии на отдельных дифракционных картинах можно наблюдать слабый меридианальный рефлекс, соответствующий,
видимо, предельным по разрешению деталям в изображении. Его можно обнаружить только при больших экспозициях и развернутой относительно отростка маске. Исходя из элементарных геометрических соотношений, можно показать, что при полученных параметрах дифракционной картины узлы обратной решетки с ординатами ух + 2у2, расположенные на линиях т —1 и т = — 1, действительно будут лежать на меридиане (у,, и уг — соответственно ординаты рефлексов на 1-й и 16-й слоевых линиях (рис. 108, в).
Правило отбора [71 для такой структуры имеет вид: I — 33 т + 16n/N, где Л’ = 6. Таким образом, каждая из шести прерывных спиралей с основным периодом около 660 А содержит 33 субъединицы в 10 оборотах.
На основании данных дифракционного анализа была осуществлена трехмерная реконструкция сокращенного отростка методом модифицированного обратного проектирования [10, 11].
Рассчитанное сечение показано на рис. 108, г. Отличительная особенность его состоит в следующем. В сокращенной структуре произошло полное отделение чехла от стержня и между ними образовался зазор, ширина которого составляет примерно 30—35 А, в отличие от структуры растянутого чехла, где между стержнем и чехлом имелись связи.
Хорошее совпадение формы впадин и выступов центральной части сечения и внутренней части чехла, их «комплементарный» характер могут свидетельствовать о плотном прилегании этих частей друг к другу в растянутом отростке. Устранение зазора и более плотная упаковка субъединиц чехла уменьшают диаметр сокращенного отростка, равного 270 А, до поперечных размеров растянутой формы.
Характерный вид имеет стержень в сечении. Форма шестиконечной структуры, с длиной лучей примерно 25—30 А, которую имеет стержень, ассоциируется с формой базальной пластинки, которую она приобретает, инициируя сокращение отростка (переход «шестиугольник — шестиконечная звезда») [20]. Сходство усиливается тем, что лучи звезды слегка наклонены в одну сторону. Весьма близкое изображение, полученное в результате цифровой фильтрации изображения базальной пластинки, приведено в работе [14]. Выполненная реконструкция позволяет говорить о том, что подобная форма характерна не только для центральной зоны базальной пластинки, но и для внутренней структуры сокращенного отростка. Центральный канал стержня имеет диаметр около 50 А. Это несколько больше диаметра канала растянутого отростка. Не вполне удовлетворительное совпадение формы при наложении изображений сечений поличехлов и сокращенной формы базальной пластинки, отмеченное Амосом и Клугом [14], по-видимому, объясняется малым диаметром пустующей зоны в се-
Рис. 108. Структура сокращенного отростка бактериофага Н-17
а — электронно-микроскопическая фотография бактериофага (лучшим по качеству оказалось изображение отростка, при сокращении чехла которого произошло отделение последнего от головки); б — дифракционная картина от сокращенного отростка; в — график п, I (п — порядок функции Бесселя, I — номера слоевых линий) и радиальная проекция структуры; г — рассчитанное на УЦВМ сечение сокращенного отростка на экране дисплея (внизу — гистограмма распределений плотности в сечении с указанием уровня ограничения); 8 — трехмерная модель свкращенного отростка
чении поличехлов. Реконструкция показывает, что структура, имеющая форму шестиконечной звезды с наклоненными лучами в центральной части базальной пластинки, вероятно, должна быть связана со стержнем и в результате сокращения полностью отделилась от чехла. Наличие зазора между стержнем и чехлом
Рис. 108 (окончание)
можно увидел ь и в радиальных распределениях плотности сокращенного отростка, стоящего на торце (рис. 4, б, в [14]). Возможно, что поличехлы имеют внутренний диаметр, несколько меньший, чем сокращенный чехол.
Изменения формы субъединиц чехла связаны с изменением характера укладки полипептидной цепи. По данным реконструкции, каждая из субъединиц имеет два концевых утолщения неравной величины, выступающих на поверхности чехла, связанных между собой перемычкой, спрятанной внутри. Каждая из семейства спиралей с большим периодом образована совокун-
Рис. 109. Сравнение структурных перестроек в растянутом и сокращенном отростках бактериофага Н-17
о — сечения растянутого (слева) и сокращенного (справа) отростка;
б — усредненные изображения сечений субъединицы растянутого и сокращенного чехла
