Российские микробиологи обнаружили «темную сторону» клубеньковых бактерий

Исследователи из Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) определили, какие амилоидные полипептиды могут в больших количествах образовывать клубеньковые (порядок Rhizobiales) и родственные им бактерии. Число таких полипептидов, способных нанести вред другим организмам, оказалось значительным. При этом большая их часть находится на внешней мембране клубеньковых бактерий.

Корневые клубеньки на корнях Lotus pedunculatus, растения из семейства бобовых © Frank Vincentz

Корневые клубеньки на корнях Lotus pedunculatus,
растения из семейства бобовых

© Frank Vincentz 

Ученые проанализировали протеомы (совокупности белков, производимых организмом) 87 видов и штаммов бактерий порядка Rhizobiales (порядок у бактерий, растений и грибов — аналог отряда у животных). В белках, входящих в состав каждого протеома, они искали последовательности аминокислот, способные слипаться с аналогичными по составу участками других белков и таким образом формировать амилоидные фибриллы — нерастворимые нити. Как правило, такие участки богаты аминокислотами глутамином и аспарагином.

Выяснилось, что клетки исследованных штаммов содержат последовательности аминокислот, способные образовывать амилоидные структуры, в белках, участвующих в заражении других организмов, и в белках, выполняющих транспортные функции и участвующих в движении клетки. Также авторы работы выявили, в каких частях клеток бактерий больше всего потенциал образования амилоидных фибрилл. Оказалось, что амилоиды в первую очередь присутствуют во внешней мембране (у Rhizobiales их несколько), при этом большие участки их молекул «свисают» наружу клеток. Также амилоидные белки можно встретить рядом со жгутиками — структурами, обеспечивающими движение.

Амилоидные структуры играют большую роль в жизнедеятельности самых разных организмов. Одна из самых известных — бета-амилоид, скопления которого, согласно одной из популярных теорий, вызывают болезнь Альцгеймера. Поэтому важно изучить, какие именно амилоидные фибриллы могут образовывать организмы, с которыми человек часто контактирует.

Клубеньковые бактерии — это микроорганизмы, обитающие в специальных расширениях корней (клубеньках) у растений семейства бобовых. Они могут поглощать азот из воздуха и фиксировать его — переводить в соединения, доступные для усвоения растений и животных. Газ азот, находящийся в атмосфере, практически не вступает в химические реакции и поэтому большинством живых существ не используется. Клубеньковые бактерии отдают часть фиксированного ими азота бобовым, а сами получают от них некоторые нужные вещества. Они считаются весьма полезными для сельского хозяйства. Однако, как можно видеть из результатов описанного исследования, они также представляют собой потенциальный источник патогенных молекул — амилоидных белков.

С другой стороны, вполне вероятно, что многие последовательности аминокислот, способные образовать амилоидные фибриллы, помогают бактериям Rhizobiales формировать полезные, симбиотические связи с растениями. Дело в том, что для симбиоза, как и для паразитизма, необходимо тесное взаимодействие клеток бактерий с клетками хозяев. Учитывая, что амилоиды расположены чаще всего с внешней стороны наружной мембраны Rhizobiales, они вполне могут обеспечивать такие взаимодействия.

 Статья опубликована в журнале Evolutionary Bioinformatics
Источник: chrdk.ru

Метки , . Закладка постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *