Структура дыхательного комплекса термофила определена с помощью криоЭМ

Все организмы зависят от механизмов преобразования энергии для роста и размножения. Эукариоты, включая человека, получают энергию в присутствии кислорода в митохондриях через четыре белковых комплекса дыхательной цепи. Бактерии обладают более разнообразными белковыми комплексами и могут использовать другие соединения, кроме кислорода, такие как соединения серы, азота или железа. Именно это разнообразие позволяет микроорганизмам колонизировать экстремальные среды, такие как вулканы или дно океана. В этой работе исследователи из ITQB NOVA (Лаборатория Мануэлы Перейры и Лаборатория Мигеля Тейшейры) с коллегами из Института Макса Планка в Германии описали новый бактериальный дыхательный комплекс из глубоководного организма. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Rhodothermus marinus — термофил, собранный на Азорских островах, на пляже Рибейра-Кенте. Он растет при 65 °C, но также нуждается в кислороде, поэтому колонизирует тонкий слой морской воды с оптимальной температурой и давлением кислорода. Эту бактерию много лет изучали в ITQB NOVA. Теперь был сделан большой шаг вперед: получено изображение методом криоэлектронной микроскопии (криоЭМ) мембранного белкового комплекса, ответственного за преобразование энергии у этих бактерий. КриоЭМ для определения высокоразрешающей структуры биомолекул в растворе — это техника, за которую в 2017 году была присуждена Нобелевская премия по химии.

Полученные результаты дали фундаментальную структурную информацию для понимания того, как эта "молекулярная машина" преобразует энергию в пригодную для использования АТФ.

"В этой работе мы описали новый альтернативный дыхательный комплекс, что увеличивает наши знания о большом разнообразии молекулярных стратегий микроорганизмов для жизни и размножения", — заявила Мануэла Перейра, автор-корреспондент. "Rhodothermus marinus демонстрирует уникальную структуру, которая дает представление о механизме преобразования энергии и представляет ACIII как протонный насос, управляемый редокс-процессами".