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
Ученый совет ОИЯИ высказался в поддержку развития инженерной структуры ОИЯИ и включения проектов института в глобальную мировую исследовательскую инфраструктуру.
24.09.2018
В Клину посадили 3200 сеянцев ели - Информационный портал Клин-АМ Центральной площадкой акции «Наш лес» в городском округе Клин стала территория 21-квартала Октябрьского участкового лесничества в районе бывшего военного городка «Клин-9».
23.09.2018
«Собрать золотой пазл». Ученые из России разгадали загадку кристаллической структуры калаверита - OpenDubna.Ru Ученые из России и Германии объяснили загадки кристаллической структуры минерала – калаверита, а также предсказали возможность существования нового, ранее неизвестного химикам соединения золота.
23.09.2018
 
22 сентября в Красногорске состоялось открытие технопарка «Кванториум» на улице Вокзальной, где более восьмисот ребят, включая детей с ограниченными возможностями здоровья, смогут заниматься высокотехнологичным творчеством.
22.09.2018
Ученый совет ОИЯИ высказался в поддержку развития инженерной структуры ОИЯИ и включения проектов института в глобальную мировую исследовательскую инфраструктуру.
24.09.2018 OpenDubna.Ru
В Архангелове посадили 3200 сеянцев ели - Серп и Молот Центральной площадкой акции «Наш лес» в городском округе Клин стала территория 21-квартала Октябрьского участкового лесничества в районе бывшего военного городка «Клин-9».
22.09.2018 Серп и Молот
«Собрать золотой пазл». Ученые из России разгадали загадку кристаллической структуры калаверита - OpenDubna.Ru Ученые из России и Германии объяснили загадки кристаллической структуры минерала – калаверита, а также предсказали возможность существования нового, ранее неизвестного химикам соединения золота.
23.09.2018 OpenDubna.Ru
Невозможно представить жизнь города, известного всему миру благодаря народному промыслу, без художественной школы, а между тем сравнительно недавно её открытие было лишь в мечтах.
20.09.2018 Павлово-Посадские известия
В Дежурную часть Софринского Отделения полиции МУ МВД России «Пушкинское» поступило сообщение от 43-летнего местного жителя о том, что неизвестный похитил мобильный телефон из гаража, расположенного на ул.
23.09.2018 МВД Московской области
В октябре 2017 года во Фрязине закрылся родильный дом. Все будущие мамы за своими малышами теперь отправляются в Щёлковский перинатальный центр.
21.09.2018 Газета Ключ
Агентство "Росбалт" разузнало обстоятельства второй судимости бизнесмена Евгения Пригожина, которого называют "поваром Путина", владельцем "фабрики троллей" и спонсором частной военной кампанией (ЧВК) Вагнера.
22.09.2018 Газета Новые Известия
Тело неизвестного мужчины обнаружили у дороги в городском округе Клин, труп доставили в морг, сообщил РИАМО в четверг сотрудник пресс-службы ГУ МВД РФ по Московской области.
21.09.2018 Серп и Молот
В память о Заслуженном работнике культуры РФ Валентине Спиряновой установлена мемориальная доска на фасаде Подольского выставочного зала - Администрация г.Подольск Имя  Валентины Спиряновой  навечно вписано в летопись города Подольска. В воскресенье, 23 сентября, о ней — Заслуженном работнике культуры РФ, первом директоре Подольского выставочного зала,
24.09.2018 Администрация г.Подольск
12004 - ФК Химки Сегодня вечером в матче 13-го тура Олимп – Первенства России по футболу среди команд клубов ФНЛ красно-черные принимали дома «Армавир».
23.09.2018 ФК Химки
Люберецкие футболисты в шаге от победы в Первенстве России (3 дивизион, группа А Московской области) - Люберецкая панорама ЛЮБЕРЦЫ. 23 сентября. INLUBERTSY.RU – Победой со счетом 5-1 завершилась очередная встреча Первенства России в третьем дивизионе группа А, Московская область между ФК "Люберцы" и СК "Квант-2" (Обнинск, Калужская область),
23.09.2018 Люберецкая панорама
Победителей соревнований по конкуру и выездке поздравил глава Городского округа Подольск Николай Пестов - Администрация г.Подольск Праздничные соревнования на Кубок главы Городского округа Подольск по конкуру и выездке в течение двух дней проходили в Конно-спортивном комплексе «Фаворит».
24.09.2018 Администрация г.Подольск
Глава Городского округа Подольск Николай Пестов принял участие в высадке аллеи памяти 28 героев-панфиловцев - Администрация г.Подольск Глава Городского округа Подольск  Николай Пестов  в ходе акции «Наш лес. Посади свое дерево» высадил аллею лип вместе с учащимися школы № 5 микрорайона Климовск.
23.09.2018 Администрация г.Подольск