Раскрыт механизм "педального бака" у кишечных бактерий

Исследователи пролили новый свет на функционирование бактерий человеческого кишечника, раскрыв, как питательные вещества транспортируются внутрь бактериальной клетки.

Учёные под руководством профессора Берта ван ден Берга и доктора Дэвида Болама из Института клеточной и молекулярной биологии Университета Ньюкасла при поддержке коллег из Университета Якобса в Бремене сообщают о своих выводах в журнале Nature.

Толстый кишечник человека заселён чрезвычайно плотной популяцией бактерий, совокупно называемых микробиотой или "кишечной флорой".

Последние исследования указывают, что микробиота важна для здоровья и питания человека и связана с аутоиммунными заболеваниями, раком и ожирением. Функция и состав микробиоты зависят от способности отдельных микроорганизмов получать питательные вещества, такие как крахмал и другие пищевые полисахариды, в высококонкурентной среде толстого кишечника.

Этот процесс получения питательных веществ осуществляется белковыми машинами, встроенными в бактериальную клеточную оболочку. У многих представителей микробиоты эта машина представляет собой двухкомпонентный комплекс, состоящий из белка, связывающего субстрат (SusD), и белка-транспортёра, формирующего канал (SusC).

Команда из Университета Ньюкасла сообщает, что им удалось очистить и определить первые трёхмерные атомные структуры комплексов SusCD с помощью рентгеновской кристаллографии, а также установить, как питательные вещества транспортируются в бактериальную клетку.

Комплексы SusCD функционируют подобно педальному мусорному баку: SusD формирует крышку на "баке" SusC. В отсутствие субстрата крышка может открываться. После захвата субстрата крышка закрывается, и субстрат перемещается в "бак" для транспорта внутрь клетки.

Исследование даёт фундаментальное представление о функционировании микробиоты и понимании симбиоза человека и кишечной флоры. Подобные результаты являются своевременным и необходимым дополнением к большей части современных исследований микробиоты, которые в основном сосредоточены на ответах на вопросы системной биологии, такие как "кто там и когда?".

Связывая механистическую и системную биологию, это исследование также может дать представление о том, как можно манипулировать составом микробиоты, вмешиваясь в критические процессы поглощения питательных веществ.