鞭毛钩的动态刚化
生物物理
2022-06-15 v1
摘要
许多细菌借助一个或多个旋转的刚性螺旋鞭毛运动，这使它们成为唯一已知以旋转作为推进方式的生物。旋转由细菌鞭毛马达提供，这是一种特别强大的旋转分子机器。每根鞭毛基部是钩(hook)，一种软螺旋聚合物，充当万向节，将刚性跨膜转子的旋转耦合到刚性胞外鞭毛的旋转。在多鞭毛细菌物种中，推力由水动力协调的鞭毛束提供，钩的柔韧性尤为关键，因为束中许多鞭毛显著偏离其马达轴线旋转。但因此，单根旋转鞭毛产生的推力对钩施加了显著的弯矩。因此，钩需同时提供离轴成束所需的柔顺性，以及承受游动巨大水动力所需的刚性。为阐明钩如何实现此双重功能，需要测量动态条件下单个钩的力学行为。在此，通过新的高分辨率测量及对活体马达在微珠实验中旋转时钩波动的新颖分析，我们解析了单个钩在递增扭应力下的弹性响应，揭示出其弯曲刚度的明显动态增加。相应地，钩的持久长度随施加扭矩增加超过一个数量级。这种应变刚化使系统能在需要时柔韧，而在高载荷下减少变形，从而实现高速细胞运动。
引用
@article{arxiv.2106.15435,
title = {Dynamic stiffening of the flagellar hook},
author = {Ashley L. Nord and Anais Biquet-Bisquert and Manouk Abkarian and Théo Pigaglio and Farida Seduk and Axel Magalon and Francesco Pedaci},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.15435},
year = {2022}
}