Ученые установили, как бактерия находит свою цель

В Институте математических проблем биологии РАН группа ученых установила структуру особой трансмембранной сигнальной системы, которая присутствует в живых организмах (анаммокс-бактериях или эубактериях). Над длительным исследованием работали биологи из Фрайбургского университета, Государственного исследовательского университета Неймегена, Фундаментального научно-исследовательского института в Гамбурге.

Что такое анаммокс-бактерия?

Эти эубактерии были открыты учеными в конце 20 века и моментально нашли применение. Они используются для очищения сточных вод от азота, которым удобряются сельские угодья. В ходе различных исследований было выявлено, что микроорганизмы способны поглощать соли азотной кислоты и аммоний. Бактерии превращают эти частицы в динитроген и оксид водорода, которые являются главными компонентами атмосферы. Анаммокс-бактерии осуществляют расщепление даже при небольшом количестве аммония (во время процесса расщепления не требуется оксиген).

Ученые выяснили, как анаммокс-бактерия находит свою «мишень»

Эубактерия не имеет органов чувств, поэтому не известно, как она находит свою «мишень» в окружающей среде. Одним из важных нерешенных биологических дилемм считается вопрос о том, как передается сигнал через внешнюю мембрану клетки. Ученые заинтересовались необычным белком, обнаруженным в одной анаммокс-бактерии. В последовательности аминокарбоновых кислот (АМК) содержалось необычное сочетание из 2 частей. Одна из них была очень похожа на трансмембранный белок, который пронизывает насквозь оболочку клетки и передает частицы аммония к ядру. Вторая часть напоминала гистидин-киназу, что нередко присутствует в системах трансмембранной передачи сигналов к клеточному ядру.

Исследователи установили, что живой организм находит свою цель благодаря цепи порядковых химико-биологических реакций. К молекуле поступает сигнал с помощью фосфорилирования гистидина. Исследуемый белок делится на две равноправные части:

• первая насквозь пронизывает оболочку клетки;
• вторая является пластичной двухкомпонентной системой.

Биологи предположили, что с помощью двухкомпонентного белка осуществляется передача сигнала к ядру о наличии химического соединения в атмосфере. Данное предположение со временем было подтверждено в ходе многочисленных исследований.

Другие заключения ученых

Исследователи утверждают, что у эубактерии не имеется транспортной функции, поэтому она присоединяется к аммонию, вследствие чего изменяется конфигурация белка – он начинает передвигаться. Из-за соединения с полиатомным катионом возникает химико-биологическая реакция, которая и есть сигнал о присутствии химического соединения в атмосфере.

Биологи попытались получить структуру бактерии с помощью воздействия на нее рентгеновского излучения. Они пришли к выводу, что точные данные можно получить при кристаллизации белка. В этом процессе наблюдается радикальное усиление лучей, картинка становится четче. При исследовании бактерии получить качественные кристаллы было достаточно сложно из-за гибкого двухкомпонентного белка. Детально изучить его структуру получилось только после применения особых математических методик, которые разработали ученые Института математических проблем биологии.