Вторник 10 ноября 2026 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Ученые исследовали как бактерия «находит» свою цель


Ученые исследовали как бактерия «находит» свою цель

Среда, 21 Февраля 2018 15:44

Ученым из Института математических проблем биологии РАН совместно с возглавляемой Сюзанной Андраде группой ученых из Университета Фрайбурга (Германия), а также с коллегами из Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Гамбурге (Германия) и Университета Неймегена (Нидерланды) удалось установить структуру необычной сигнальной системы, присутствующей в анаммокс-бактериях.

 

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

 

Анаммокс-бактерии были открыты в самом конце XX века и быстро нашли применение в промышленных системах очистки сточных вод от азотного загрязнения, возникающего в результате широкого использования в сельском хозяйстве азотных удобрений. Это применение основано на удивительном свойстве анаммокс-бактерий - их способности поглощать ионы аммония и нитрита, превращая их в воду и молекулярный азот, являющийся основным компонентом земной атмосферы. Они способны осуществлять превращения даже при очень низкой концентрации аммония. При этом, процесс преобразования происходит в бескислородной среде, то есть, не требуя расхода кислорода, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию Planet Today.

 

Бактерия лишена органов чувств. Каким образом она находит аммоний в окружающей среде? Передача сигнала через внешнюю оболочку клетки — один из важнейших вопросов современной биологии. Понимая механизмы передачи сигнала, можно научиться управлять такими бактериями. Ученых заинтересовал необычный белок, обнаруженный в одном из видов анаммокс-бактерий. Последовательность аминокислот этого белка содержала необычную комбинацию двух разнотипных частей. Первая часть была похожа на структуру трансмембранных белков, которые пронизывают клеточную мембрану насквозь и передают ионы аммония внутрь клетки.

 

Вторая часть напоминала белки гистидин-киназы. Эти белки часто присутствуют в системах передачи сигнала из наружной среды внутрь клетки. Передача сигнала представляет собой цепь последовательных биохимических реакций. У данной молекулы поступление сигнала шло посредством фосфорилированием гистидина, т.е. присоединением к боковой цепи гистидина остатка фосфорной кислоты.

 

Рисунок 1: Изучаемый белок состоит из двух частей, одна пронизывает мембрану клетки насквозь, вторая часть представляет собой гибкую двухкомпонентную систему./ Tobias Pflüger et al./ Nature Communications.

 

Исследователями была выдвинута гипотеза, что обнаруженный двухкомпонентный белок является средством передачи внутрь клетки сигнала о наличии аммония во внеклеточной среде. Эта гипотеза была подтверждена в процессе исследования.

 

Ученые установили, что трансмембранная часть белка бактерии не имеет транспортных функции. Она не передает аммоний внутрь клетки, а сама соединяется с ним. На языке биологов, у нее появляются центры связывания высокой чувствительности. Соединение с аммонием в этих центрах приводит к изменению конфигурации белка в пространстве. Проще говоря, он начинает двигаться. Это изменение передается на гибко сочлененную с трансмембранной частью киназную часть и приводит к биохимической реакции - фосфорилированию аминокислотного остатка гистидина. Которая и является сигналом о присутствии аммония во внешней среде.

 

Пространственную структуру белков получают с помощью рассеяния рентгеновских лучей на молекулах исследуемого белка. Наиболее детальную информацию удается получить, если белок кристаллизовать, то есть уложить множество его молекул в кристаллическую решетку. Это приводит к радикальному усилению рассеянных лучей и более четкой картине. Однако, при работе с данным белком получение высококачественных кристаллов было существенно усложнено наличием гибкой двухкомпонентной системы. Внутренняя гибкость этого модульного белка оказалась серьезным препятствием для нахождения его структуры. Полную структуру удалось определить, лишь применив специальные математические подходы, разработанные в Институте математических проблем биологии для исследования структур плохо упорядоченных кристаллов.

 

Владимир Лунин, руководитель лаборатории кристаллографии макромолекул ИМПБ РАН: «Полученные кристаллы белка не позволяли определить структуру киназной части системы стандартными методами биологической кристаллографии. Мы применили математические методы, которые позволили распознать структуру и пространственную конфигурацию белка».

 
 

 
 
Волкова Алена Опубликовано в Наука
Читайте также
Эксперимент с огромными атомами имитирует самый страшный способ конца Вселенной Эксперимент с огромными атомами имитирует самый страшный способ конца Вселенной Из всех возможных способов конца Вселенной, наиболее тревожным является так называемый распад ложного вакуума. В то время как другие представляют проблему далекого будущего, этот может произойти здесь и сейчас, в…
Древние вирусы оставили после себя гены, распространяющиеся спустя миллионы лет Древние вирусы оставили после себя гены, распространяющиеся спустя миллионы лет Древние вирусные гены передавались между видами дрожжей, возможно, с помощью насекомых, что раскрывает удивительный механизм эволюции. Результаты исследования были опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution. Гены обычно передаются по…
Китайский шелк достиг Центральной Азии еще до появления Шелкового пути Китайский шелк достиг Центральной Азии еще до появления Шелкового пути Кусок ткани, размером с ладонь, обнаруженный в могиле молодой женщины в Казахстане, предоставил важные доказательства древних связей между Китаем и Центральной Азией. Ученые, изучавшие остатки ткани — возрастом около 2400…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Падение обломков на дом во Всеволожске и 430 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Падение обломков на дом во Всеволожске и 430 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили 430 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Попадание обломков БПЛА в квартиру произошло в Киришах в Ленинградской области. Также есть…
Поражены объекты энергетики. Удары ВС РФ по объектам на Украине Поражены объекты энергетики. Удары ВС РФ по объектам на Украине Российские войска продолжают нанесение ударов по объектам на Украине, сообщили в Минобороны РФ. ТАСС собрал основное о пораженных целях. Пораженные цели По данным ведомства, в Полтавской области был поражен Глобинский…
Подготовка к переговорам России, США и Украины в Абу-Даби. Что известно Подготовка к переговорам России, США и Украины в Абу-Даби. Что известно Трехсторонние переговоры России, США и Украины по украинскому урегулированию запланированы на 10-11 ноября в Абу-Даби. ТАСС собрал основное о подготовке. Состав российской делегации Помощник президента РФ Владимир Мединский возглавит российскую…
Тема дня
Почему все войны России и Европы – экзистенциальные Почему все войны России и Европы – экзистенциальные

География и идеология сделали Россию идеальным кандидатом на роль «опасного Иного» в европейской гео...

Фото
Вулканический пепел раскрывает истинные причины извержения Вулканический пепел раскрывает истинные причины извержения

Микроскопические данные, полученные из вулканического пепла, позволяют понять, как магма распадается...

Опрос

Станет ли «операция в Алешках» началом чего-то большего?

 

Анекдот дня

Эксперт не исключил также, что существует вероятность, когда при возникновении сочетания некоторых условий могут возникнуть предпосылки для развития того или иного сценария из широкого спектра возможных. Хотя не надо огульно отбрасывать и множенство других потенциальных вариантов.

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".