Белок-комплекс защищает бактерии от осмотического стресса
Исследователи из Японии обнаружили, что бактериальная наномашина с необычной внутриклеточной локализацией может защищать клетки от стрессовых условий окружающей среды.
В исследовании, опубликованном в mSphere, учёные из Университета Цукубы показали, что белковый комплекс, родственный фаг-хвостоподобным секреторным системам, экспрессируется внутриклеточно у модельного грамположительного организма и защищает его от осмотического стресса.
Многие бактерии содержат гены, кодирующие фаг-хвостоподобные наномашины — контрактильные инъекционные системы (CIS). Это своеобразные «шприцы», которые бактерии производят и высвобождают в окружающую среду для контакта с другими клетками и инъекции содержимого.
«Генные кластеры, родственные CIS, высококонсервативны у грамположительных актиномицетов, таких как Streptomyces», — говорит ведущий автор исследования профессор Тошики Нагакубо. «Некоторые штаммы кодируют CIS, известные как фаг-хвостоподобные частицы стрептомицетов (SLP), которые, по-видимому, дают преимущество в условиях конкурентного роста, но остаётся неясным, как они это делают».
Чтобы выяснить механизм работы SLP, исследователи изучили, где эти белки экспрессируются у модельного организма Streptomyces lividans — нитчатой грамположительной бактерии с высококонсервативными CIS-родственными генами. Они также провели комплексный анализ белков, с которыми взаимодействуют SLP.
«Результаты были очень неожиданными, — объясняет профессор Нагакубо. — В отличие от стандартных CIS, которые высвобождаются клетками во внеклеточную среду, SLP S. lividans экспрессируется исключительно внутри клетки».
Удаление генов, кодирующих SLP, привело к повышенной уязвимости к осмотическому стрессу — дисбалансу концентраций электролитов внутри и снаружи клетки. Кроме того, белки SLP, по-видимому, взаимодействовали с клеточными системами, участвующими в синтезе клеточной стенки и трансляции белков.
«Наши данные позволяют предположить, что SLP прямо или косвенно связаны с сетью белковых взаимодействий в цитоплазме S. lividans, и что потеря SLP в конечном итоге влияет на восприимчивость бактерии к определённым стрессовым условиям», — говорит профессор Нагакубо.
Учитывая уникальную внутриклеточную локализацию, SLP, по-видимому, представляют собой новый класс фаг-хвостоподобных наноструктур, продуцируемых грамположительными бактериями и отличных от известных типов бактериальных CIS. Эти SLP, судя по всему, обеспечивают устойчивость к осмотическому стрессу, что может повышать выживаемость S. lividans и улучшать её способность существовать в плотных микробных сообществах в естественных условиях, таких как почва.