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
7 декабря прошла защита итоговых аттестационных работ слушателей двух потоков программы профессиональной переподготовки «Проектная деятельность в органах государственной власти и органах местного самоуправления»,
10.12.2018
Общение боевых офицеров со школьниками в Старогородковской коррекционной школе-интернате имени А.В. Фурагиной - Новые рубежи Подарки и зрелищные творческие сюрпризы приготовили для ребят представители Благотворительного фонда "Порубежье", которые сегодня стали гостями Старогородковской коррекционной школы-интерната имени А.В.
10.12.2018
 
Учащиеся МОУ гимназии №7 приняли участие в фестивале детского творчества «Капелька неба». - Администрация г. Лыткарино          Учащиеся  МОУ гимназии № 7 и их педагоги Кузина Наталья Константиновна,Лищенко Натаван Алиевна,Сухова Надежда Николаевна  приняли участие в фестивале детского творчества «Капелька неба»,который был организован б
10.12.2018
С 3 по 9 декабря 2018 г. В МОУ гимназии №7 прошла Всероссийская акция «Урок Цифры», - Администрация г. Лыткарино С  3 по 9 декабря 2018 г. в МОУ гимназии №7 прошла Всероссийская акция «Урок Цифры»,  организаторами которой стали Министерство просвещения российской Федерации, Министерство цифрового развития,
10.12.2018
Круглый стол - Серебряно-Прудский вестник На базе Муниципального дошкольного образовательного учреждения «Детский сад комбинированного вида № 5 «Журавушка» г.о.
10.12.2018 Серебряно-Прудский вестник
Если ещё три-четыре десятка лет тому назад о роботах мы могли прочитать разве что в книгах продвинутых писателей-фантастов, то сегодня ими уже никого не удивишь.
08.12.2018 Куйбышевец
Подарки и зрелищные творческие сюрпризы приготовили для ребят представители Благотворительного фонда "Порубежье", которые сегодня стали гостями Старогородковской коррекционной школы-интерната имени А.В.
10.12.2018 Новые рубежи
Три дома сгорели ночью в городском округе Ступино - Ступинская панорама Фото:, Виктор Серединский Три дома сгорели ночью в городском округе Ступино, сообщил Ступинскому информагентству источник в Ступинском территориальном управлении силами и средствами ГКУ МО «Мособлпожспас».
10.12.2018 Ступинская панорама
Полицейские задержали ранее судимого 47-летнего уроженца одной из стран ближнего зарубежья, подозреваемого в совершении серии краж мобильных телефонов, говорится в сообщении пресс-службы ГУ МВД России по Московской области.
10.12.2018 Газета Реут
Внимание! Пропал человек! ОУР УМВД России по Сергиево-Посадскому району разыскиваются без вести пропавшие Дмитриевская Анастасия Александровна, 07.11.1982 г.р., урож.
10.12.2018 Газета Вперёд
Галерея ореховских художников: Константин Иноземцев - Орехово-Зуевская правда Орехово-зуевского художника Константина Иноземцева назвали в честь отца, имя Константина Денисовича Иноземцева в мире живописи хорошо известно, а уж в Астрахани, откуда он родом, его знает каждый: фронтовик,
10.12.2018 Орехово-Зуевская правда
Результаты рейтингования детских школ искусств в 2018 году - Министерство культуры МО В целях проведения независимой оценки качества дополнительного образования, основанной на самооценке результатов деятельности учреждений дополнительного образования сферы культуры,
10.12.2018 Министерство культуры МО
В Центральной районной библиотеке прошла встреча с учредителем издательского дома «Серебро Слов» Сергеем Антиповым (Москва) и генеральным директором издательства Денисом Минаевым (Коломна).
10.12.2018 Куйбышевец
С 7 по 9 декабря в Звенигороде прошел международный турнир по гандболу «Zvezda Hаndball Cup – 2018», который завершился победой хозяек – гандбольной команды «Звезда.
10.12.2018 Звенигородские ведомости
Воробьёв: Акцент – работа с жителями - РТВ-Подмосковье © Пресс-служба губернатора и правительства МО Губернатор Московской области Андрей Воробьёв провёл совещание с руководящим составом подмосковного правительства.
10.12.2018 РТВ-Подмосковье
Вадим Соков: Госжилинспекция выявила 1480 нарушений жилищного законодательства на минувшей неделе - Ленинская Шатура «С 3 по 7 декабря 2018 года в ходе проведения мероприятий по региональному государственному жилищному надзору и лицензионному контролю Госжилинспекция Московской области выявила 1480 нарушений жилищного законодательства.
10.12.2018 Ленинская Шатура
В Красногосрке зажгли главную новогоднюю ель - Красногорский район Парад Дедов Морозов, зажжение огней на новогодней ели у ДК “Подмосковье”, интерактивная программа для детей и праздничный салют - в Красногорске состоялась акция “К нам приходит Новый год”.
09.12.2018 Красногорский район