Ученые исследовали, как бактерия «находит» свою цель

Фото: open-dubna.ru

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  NatureCommunications.

Анаммокс-бактерии были открыты в самом конце  XXвека 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.

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.

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».

  Добавить комментарий Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.

Имя (обязательное)

E-Mail (обязательное)

Сайт

Подписаться на уведомления о новых комментариях


Обновить

Отправить Отменить JComments Автор: Татьяна Небольсина
 
По теме
 
Более 300 подмосковных школьников сдали ЕГЭ по русскому языку на 100 баллов - Ступинская панорама Ступинское информагентство, Сергей Демянюк Количество выпускников-стобалльников при сдаче ЕГЭ по русскому языку в этом году увеличилось более чем в два раза по сравнению с 2017 годом,
20.06.2018
1150 шатурских детей отдыхают на площадках и в лагерях дневного пребывания - Ленинская Шатура В городском округе Шатура детская оздоровительная кампания в разгаре. Для летнего отдыха школьников открыли свои двери 17 образовательных учреждений, к ним подключились Спортивная школа, Комплексный молодежный центр,
20.06.2018 Ленинская Шатура
Глава Балашихи Сергей Юров посетил ГБОУ СПО Балашихинский индустриально-технологический техникум по приглашению директора Ираиды Шакарянц.
20.06.2018 Газета Факт
В физкультурно-оздоровительном комплексе «Метеор» школы №29 на Заречной улице ребята, пребывающие в летнем оздоровительном лагере изучили теорию плавания и поупражнялись в ней.
20.06.2018 Газета Факт
Частный детектив: За нападением на жителя Лыткарина стоит месть - РТВ-Подмосковье В Лыткарине неизвестный обстрелял из травматики гулявшего с собакой местного жителя Нападение на гулявшего с собакой жителя Лыткарина может быть вызвано давней враждой, об этом говорит характер нанесённых травм,
20.06.2018 РТВ-Подмосковье
Люберчанам  к сведению: обвиняемого в 60 убийствах  киллера экстрадировали в Россию - ИнфоЛюберцы ИнфоЛюберцы – 20 июн. Обвиняемого в организации ОПГ и 60 убийствах Аслана Гагиева передали сотрудникам российских правоохранительных органов в аэропорту Вены, сообщает городской сайт ИнфоЛюберцы со ссылкой на сайт РБК.
20.06.2018 ИнфоЛюберцы
Информация для люберчан: московский подросток пытался спустить друга с крыши в квартиру - ИнфоЛюберцы ИнфоЛюберцы – 20 июн . На северо‐востоке Москвы подросток пытался спустить приятеля с крыши многоэтажки в квартиру через балкон, сообщает городской сайт ИнфоЛюберцы со ссылкой на телеканал 360.
20.06.2018 ИнфоЛюберцы
Ночью 19 июня произошло сразу два пожара.   В половине второго пожарным сообщили о горящем «Вольво», припаркованном у дома 205в по проспекту Красной Армии.
19.06.2018 Газета Вперёд
Театр-студия «Артель» из Городского округа Подольск отмечен на международном фестивале в Болгарии - Администрация г.Подольск Народный коллектив театр-студия «Артель» (группа «Мастерская») ДК ЗиО Городского округа Подольск принял участие в XXI Национальном фестивале любительских театров.
20.06.2018 Администрация г.Подольск
22 июня — День Памяти и скорби. Мероприятия в памятный день в Большом Подольске - Администрация г.Подольск О мероприятиях, которые пройдут  22 июня, в День памяти и скорби, в Городском округе Подольск сообщил на состоявшемся в администрации округа оперативном совещании председатель Комитета по культуре и туризму  Б.В.
20.06.2018 Администрация г.Подольск
Концерн «КРОСТ» организовал фан-зону для болельщиков всего Северо-Запада Москвы! - Администрация г. Лыткарино Шестиметровый экран, мегаватты света и звука, тысячи поклонников футбола, которые решили выйти из своих квартир и вместе с соседями болеть за нашу сборную в важнейшем матче с Египетской командой!
20.06.2018 Администрация г. Лыткарино
Радость для люберчан: сборная России – в плей-офф домашнего ЧМ-2018 по футболу - ИнфоЛюберцы ИнфоЛюберцы -20 июн . Результат матч Уругвай – Саудовская Аравия гарантировал сборной России место в плей-офф чемпионата мира, сообщает городской сайт ИнфоЛюберцы со ссылкой на телеканал «Матч!».
20.06.2018 ИнфоЛюберцы
Ямочный ремонт на площади 11 тысяч квадратных метров в соответствии с муниципальным контрактом выполнит на территории Балашихи управляющая организация ООО «КВАРТАЛ» в 2018 году.
20.06.2018 Газета Факт
Главный экспонат московской выставки – приз Жюля Риме. Это золотая статуэтка древнегреческой богини победы по имени Ника.
20.06.2018 Красногорские вести
Выпущена новая версия мобильного приложения региональной системы-112 - Люберецкая панорама ЛЮБЕРЦЫ.20 июня. INLUBERTSY.RU – Выпущена новая версия мобильного приложения региональной системы-112, в приложение внедрены полезные функции, оно адаптировано для англоязычных пользователей, сообщает Люберецкое информагентство.
20.06.2018 Люберецкая панорама
1150 шатурских детей отдыхают на площадках и в лагерях дневного пребывания - Ленинская Шатура В городском округе Шатура детская оздоровительная кампания в разгаре. Для летнего отдыха школьников открыли свои двери 17 образовательных учреждений, к ним подключились Спортивная школа, Комплексный молодежный центр,
20.06.2018 Ленинская Шатура
Ямочный ремонт на площади 11 тысяч квадратных метров в соответствии с муниципальным контрактом выполнит на территории Балашихи управляющая организация ООО «КВАРТАЛ» в 2018 году.
20.06.2018 Газета Факт