Белковые сети бактерий похожи на кольчугу - биологи

Ученые установили кристаллическую структуру защитной белковой сети на поверхности некоторых бактерий.

Ее сетчатое строение оказалось похоже на кольчугу. Работа опубликована в журнале Nature, ее краткое содержание приводится на сайте Британского биотехнологического научного совета.

Многие из безъядерных организмов - как настоящих бактерий, так и архей, имеют на своей поверхности слой защитных белков (S-layer). Ранее ученые определяли структуру отдельных белков, которые входят в состав этого слоя, однако было не понятно, как они соединяются друг с другом и за счет чего выполняют структурную и защитную функции.

В данной работе авторам удалось увидеть структуру слоя целиком с точностью до отдельных атомов. Для этого ученые использовали комбинацию методов, главным из которых был рентгеноструктурный анализ.

В качестве модельного организма выступила почвенная бактерия Geobacillus stearothermophilus, защитный белок которой называется SbsB. Фрагменты S-слоя, удалось собрать в кристаллы, и на основании дифракции рентгеновских лучей на этих кристаллах установить их структуру. Дополнительные данные были получены с помощью электронной микроскопии и химических сшивок. В последнем методе для определения расстояний между разными частями белков используются молекулы-"линейки" с активными реакционными группами на концах.

Полученная структура представляла собой довольно плотную белковую сетку с порами около 3 нанометров между мономерами. Каждый из белков был связан с четырьмя своими соседями. По словам авторов, обнаруженная белковая сетка обладала не только прочностью, но и значительной гибкостью и проницаемостью, чем напоминала кольчугу средневековых рыцарей.

Поверхностные белки бактерий играют важную роль как для защиты и придания структуры клеткам, так и для общения ее с внешней средой. У паразитических бактерий внешние белки должны как можно лучше закрепляться на поверхности клеток хозяина, но при этом избегать контактов с иммунной системой. Из-за таких противоречащих требований поверхностные белки часто становятся горячими точками эволюции, где изменения происходят особенно быстро.

Напомним, ранее инженеры из Принстонского университета в США создали беспроводной биосенсор на основе графена, который может быть закреплен на биологических поверхностях, например, на зубах. Чувствительности устройства достаточно для обнаружения отдельных бактериальных клеток.