Биофизики из России раскрыли секрет микробов, живущих в «кипятке»
Российские и британские ученые раскрыли секрет работы белка, помогающего археям, живущим в окрестностях «черных курильщиков» на дне океана, нормально жить и размножаться в почти кипящей воде. Их выводы были представлены в журнале Extremophiles.
«Эти микробы живут в центральной части Среднеатлантической гряды, в окрестностях гидротермального поля Ашадзе-1. Они сегодня считаются одними из самых глубоководных и экстремальных архей», — пишет Татьяна Петрова из Института математических проблем биологии РАН и ее коллеги.
Так называемые экстремофилы, способные выжить при сверхвысоких и низких температурах, при постоянном недостатке пищи и кислорода, считаются прообразом «марсианских» и прочих «космических» микроорганизмов. Уже десятки лет ученые находят и изучают подобных микробов, пытаясь понять, способны ли самые стойкие из них выжить на Марсе или землеподобных экзопланетах в пределах «пояса жизни».
К примеру, археи вида Sulfolobus islandicus предпочитают жить в крайне кислой воде геотермальных источников, где температура может доходить до 80 градусов Цельсия. Они окисляют молекулы серы и преобразуют полученную энергию в питательные вещества. Биологов давно интересует, почему данные микробы не «варятся» в подобных условиях, и как их белкам удается не терять свою форму.
Как передает пресс-служба института, Петрова и ее коллеги сделали большой шаг к раскрытию этой тайны архей, изучая структуру белков еще более экстремального организма, Geoglobus acetivorans, живущего в окрестностях «черных курильщиков» на дне морей Земли. Эти микробы отлично чувствуют себя при температурах, близких к 88 градусам, и начинают «мерзнуть» уже при 65 градусах Цельсия.
Ученых интересовало то, как в подобных условиях работают ферменты, участвующие в сборке молекул изопреноидов, ароматических углеводородов, играющих ключевую роль в работе различных мембран клеток и сигнальных молекул, а также резины и ряда ароматических экстрактов.
Их изучение, в свою очередь, осложнено тем, в каких условиях живут подобные микробы. По этой причине российским и британским биологам пришлось «трансплантировать» гены, отвечающие за их производство, в ДНК обычной кишечной палочки, вырастить эти ферменты, «заморозить» и получить данные по их структуре, используя ускоритель частиц в Японии.
Как оказалось, эти белки действительно лучше всего работали и оставались максимально стабильными при высоких температурах окружающей среды, превышающих 60 градусов Цельсия. Кроме того, в отличие от других ферментов такого типа, они обладали еще и редкой способностью – они могли «переключаться» между производством двух разных типов углеводородов, содержащих в себе разное число атомов.
Вдобавок, по своей структуре он заметно отличается от аналогичных белков других архей и бактерий, не живущих в экстремально горячих водах у «горячих курильщиков». Дальнейшее изучение этих ферментов, как надеются ученые, поможет приспособить их для создания «многофункциональных» катализаторов, синтеза различных веществ в промышленности и опытов в лабораториях.