Биологам удалось понять, как боятся бактерии
Бактерии разработали уникальный способ защиты от стресса. Похоже, что он возник после того, как одну из них весьма удачно заразил вирус. Но вместо того, чтобы убить пораженную, он помог ей дожить до наших дней.
Группа исследователей под руководством Ричарда Льюиса (Richard J. Lewis) из Института клеточных и молекулярных бионаук Университета Ньюкасла (Institute for Cell and Molecular Biosciences, Newcastle University) сумела установить внутреннюю трехмерную структуру одной из самых загадочных структур в строении многих бактерий -- стрессосомы. Именно этот комплекс позволяет крошечным организмам быть чемпионами по приспособляемости в живом мире.
О том, что у бактерий есть «командный пункт по управлению в неблагоприятных условиях», микробиологи знали достаточно давно. Но как устроена стрессосома и как она работает, оставалось неясным. Установить структуру этой органеллы достаточно сложное предприятие -- молекулярная масса этого белкового комплекса бактерии Bacillus subtilis, которую изучали британцы, около 1,8 мегадальтон.
Из каких белков состоит стрессосома, Льюис с командой уже знали: в ее состав входят так называемые σВ-белки -- пять RsbR и по одному RsbS и RsbT. Структура самих белков тоже известна, для того чтобы ее узнать, использовали рентгеновскую кристаллографию. Этот метод уже давно применяется в исследовании белков. За его разработку получила свою главную премию единственная женщина-нобелиат (1964) по химии, не имевшая отношения к семейству Кюри, Дороти Кроуфут-Ходжкин.
Оставалось собрать пазл, потому что рентген не дает возможности узнать, как устроен белковый комплекс. Для этого ученые из Ньюкасла прибегли к так называемой криоэлектронной микроскопии. Это уже более новый метод, в котором образец замораживают и исследуют в вакууме электронного микроскопа при низких температурах.
Структуру установить удалось, как получилось и разобраться в принципах работы органеллы. Стрессовый сигнал (экспериментаторы воздействовали на бактерию этанолом, поваренной солью или ядовитым азидом натрия) из окружающей среды воспринимается сенсорными белками RsbR, которые выступают из ядра. С них сигнал передается на белок RsbT, который инициирует синтез разнообразных белков, защищающих клетку. Бактерии нужно всего 20 минут, чтобы достичь максимальной активности в ответ на внешний стресс.
Удивляет другое: такая сложноорганизованная структура очень похожа на вирусную частицу (за вычетом носителя генетической информации -- ДНК или РНК). Очень похоже на то, что стрессосома возникла после того, как какую-то бактерию удачно заразил вирус.
По словам авторов, их работа, во-первых, позволяет понять, как устроены древнейшие живые существа на земле и что они не так уж просты, хотя и не имеют даже ядра. А во-вторых, она нужна, чтобы уметь с ними в случае необходимости бороться: поняв, как работает стрессосома, мы можем научиться обходить защитные механизмы бактериальной инфекции, воздействуя на нее более тонкими и щадящими наш организм методами.
Результаты работы британцы опубликовали в журнале Science.