Растительный белок Min стабилизируется и спасает E. coli

Белок, жизненно важный для правильного деления хлоропластов у растений, способен выполнять аналогичную роль в бактериальных клетках. Это показало исследование, опубликованное в открытом журнале BMC Microbiology. Белок MinD из Arabidopsis thaliana (AtMinD) локализуется в полярных областях клеток E. coli, удерживая деление в правильной центральной позиции. Однако, в отличие от своего гомолога из E. coli, AtMinD не совершает осцилляций.

За правильное центральное деление клеток E. coli отвечают белки Min (MinC, D и E). MinE осциллирует от середины клетки к одному из полюсов, увлекая за собой комплекс MinCD. Комплекс MinCD предотвращает полимеризацию FtsZ на полюсах, но не в средней части клетки, где формирование кольца FtsZ приводит к делению.

Группа учёных из Пекина экспрессировала ген Arabidopsis MinD (AtMinD) в клетках E. coli, лишённых бактериальных генов как MinD, так и MinE. Неожиданно фенотип мини-клеток у этого мутанта E. coli HL1 (MinDE) был спасён растительным геном AtMinD, несмотря на отсутствие динамичного белка MinE. Гомолог AtMinD вёл себя иначе, чем его аналог из E. coli: он не осциллировал между полюсами, а закреплялся на их заострённых концах (пунктах). Учёные также показали, что для спасения растительным AtMinD требуется белок E. coli MinC, и что AtMinD связывается с EcMinC в этих пунктах. Это ещё одно примечательное открытие, поскольку у Arabidopsis (и других растений) есть гомологи бактериальных MinD и MinE для пластид, но MinC либо отсутствует, либо дивергировал до неузнаваемости.

«Комплементация мутанта E. coli HL1 (MinDE) белком AtMinD и необходимость для этого EcMinC предполагают, что функция MinD консервативна между бактериями и растениями, — говорит участник исследовательской группы Икунь Хэ. — Однако для этой комплементации не требуется присутствие EcMinE, что указывает на возможные отличия AtMinD от EcMinD».

Точная причина и механизм локализации AtMinD в полярной области клеток E. coli неизвестны, но одна из возможностей — механизм, подобный найденному у Bacillus subtilis. У этой бактерии белки MinCD локализуются в полярных областях без осцилляций, и у неё нет MinE. Вместо этого другой белок, DivIVA, закрепляет MinCD на полюсах клетки, предотвращая деление на её концах.

Хлоропласты произошли от цианобактерий, колонизировавших примитивные растительные клетки, и консервация генов MinD, MinE и FtsZ у растений уже указывала на сохранение некоторой функции. Тем не менее, неожиданно и увлекательно обнаружить, что растительный MinD может сотрудничать с бактериальным MinC, чтобы перевести E. coli с осциллирующего механизма действия Min на механизм типа Bacillus. Это открытие открывает новые пути для изучения функции Min как у бактерий, так и у растений.

Источник: Min Zhang, Yong Hu, Jingjing Jia, Hongbo Gao and Yikun He, BMC Microbiology (in press)