[2008/06/24] 박테리아 편모의 모터는 단백질 클러치를 가지고 있었다 (Bacterial Flagellar Motor Has a Protein Clutch)
Bacterial Flagellar Motor Has a Protein Clutch 06/24/2008 June 24, 2008 — The bacterial flagellum, the whiplike outboard motor that has become an icon of intelligent design, has another artificial-looking part: a clutch. Science reported this in “machine language” as follows:1
The bacterial flagellum, powered by a motor that generates 1400 pN-nm of torque, can rotate at a frequency of greater than 100 Hz. EpsE [the clutch protein] disabled this powerful biological motor when associated with a flagellar basal body and, in a manner similar to that of a clutch, disengaged the drive train from the power sourcee (fig. S5B). Clutch control of flagellar function has distinct advantages over transcriptional control of flagellar gene expression for regulating motility. Some bacteria, such as E. coli and B. subtilis, have many flagella per cell. The flagellum is an elaborate, durable, energetically expensive, molecular machine and simply turning off de novo flagellum synthesis does not necessarily arrest motility. Once flagellar gene expression is inactivated, multiple rounds of cell division may be required to segregate preexisting flagella to extinction in daughter cells. In contrast, the clutch requires the synthesis of only a single protein to inhibit motility. Furthermore, if biofilm formation is prematurely aborted, flagella once disabled by the clutch might be reactivated, allowing cells to bypass fresh investment in flagellar synthesis. Whereas flagellum expression and assembly are complex and slow, clutch control is simple, rapid, and potentially reversible.
The clutch thus puts the flagellum in neutral and lets the motor idle without having to be shut down. Among the co-authors of the paper was Howard Berg of Harvard, who has spent many years studying the molecular motor. The paper did not attempt to explain how a clutch might evolve by natural selection. For popular reports on this finding, with illustrations of how the clutch works, visit NSF News, Nano.org, Photonics.com, PhysOrg and Science Daily. ARN discussed the paper from an intelligent design perspective.
1. Blair, Turner, Winkelman, Berg and Kearns, “A Molecular Clutch Disables Flagella in the Bacillus subtilis Biofilm,” Science, 20 June 2008: Vol. 320. no. 5883, pp. 1636 - 1638, DOI: 10.1126/science.1157877.
This is another of many instances of one of the best-established laws in nature: evolutionary storytelling is inversely proportional to observational detail. A good scientific law needs a popular name. Write in with your suggestion.
박테리아 편모의 모터는 단백질 클러치를 가지고 있었다. (Bacterial Flagellar Motor Has a Protein Clutch)
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2008년 6월 24일 - 고도의 지적설계로 보이는 박테리아의 편모(flagellum)는 또 하나의 설계로 보이는 장치로서 일종의 클러치(clutch, 엔진의 동력을 잠시 끊거나 이어주는 축이음 장치)를 가지고 있었다. Science 지는 ‘machine language’에서 이것을 다음과 같이 보고하였다.[1] :
1400 pN-nm의 회전력을 발생시키는 모터(motor)에 의해서 동력을 얻는 세균의 편모는 100 Hz보다 더 큰 주기로 회전할 수 있다. EpsE(클러치 단백질)는 편모 기저체(flagellar basal body)와 결합되었을 때, 이 강력한 생물학적 모터를 무력화시킬 수 있었다. 이것은 클러치와 매우 유사한 방법으로, 동력원으로부터 동력전달 계통의 연결을 떼어내고 있었다.(fig. S5B). 편모 기능의 클러치 조절은 운동성을 조절하는 편모 유전자 발현의 전사 조절(transcriptional control)에 있어서 분명한 이점을 가지는 것이다. 대장균(E. coli)과 고초균(B. subtilis)과 같은 몇몇 박테리아들은 한 세포에 많은 편모들을 가지고 있다. 편모는 정교하고, 내구성이 있는, 동력학적으로 고효율적인, 분자 기계(molecular machine)이다. 그리고 운동을 정지하고자 할 때, 편모 합성을 처음부터 꺼버릴 필요가 없다. 한번 편모 유전자 발현이 불활성화 되면, 이미 존재하는 편모들이 분리되어 딸세포들 내에서 소멸되어질 수도 있다. 이에 반해, 클러치는 운동을 멈추기 위해 오직 한 단백질의 합성만을 요구한다. 더군다나 생물막 형성(biofilm formation)이 성숙되기 전에 유산되어진다 하더라도, 클러치에 의해서 편모 합성에 다시 초기 투자를 하지 않도록 하면서 한때 무력해진 편모들은 재활성화 할 수도 있다. 그래서 편모의 발현과 조립은 복잡하고 느리나, 클러치의 제어는 간단하고, 빠르고, 가역적일 수 있는 것이다.
따라서 클러치는 편모를 중립 기어에 놓아두고, 엔진이 꺼지도록 하지 않은 채 모터를 쉬게할 수 있는 것이다. 이 논문의 공동저자들 중 한 명인 하버드 대학의 호와드 버그(Howard Berg)는 이 분자 모터를 연구하기 위해서 수년 동안을 소비해왔다. 어떻게 그러한 클러치가 무작위적인 돌연변이와 자연선택을 통해 진화되어질 수 있었는지, 그 논문은 그 어떠한 설명도 하지 않고 있었다.
이것은 자연에서 드러나고 있는 놀랍도록 복잡하고 경이로운 사례들 중에 또 하나의 사례이다. 진화론의 동화 같은 이야기는 관측되는 사실들과 점점 더 멀어지고 있다. 이러한 멋진 과학 법칙은 하나의 대중적 명칭을 필요로 하고 있다. 당신의 의견을 이곳으로(Write in) 보내달라.
[2008/06/24] 박테리아 편모의 모터는 단백질 클러치를 가지고 있었다 (Bacterial Flagellar Motor Has a Protein Clutch)
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