Новая технология раскрыла тайну дыхания у Tetrahymena
Одноклеточный организм Tetrahymena скрывал неожиданный секрет: он осуществляет клеточное дыхание (использование кислорода для генерации энергии) иначе, чем растения, животные или дрожжи. Открытие, опубликованное 31 марта в Science, демонстрирует возможности новых методов структурной биологии и указывает на пробелы в наших знаниях о крупной ветви древа жизни.
"Мы думали, что знаем о дыхании, изучая другие организмы, но это показывает, как много мы ещё не знаем", — говорит Мария Мальдонадо, соавтор исследования.
Tetrahymena — свободноживущие эукариоты с ядром, относящиеся к разнообразной SAR-супергруппе. Как и другие эукариоты, они используют кислород в процессе дыхания в митохондриях.
Кислород участвует в конце цепи реакций. Электроны проходят через цепь белков в кристах внутренней мембраны митохондрии. Это приводит к образованию воды из кислорода и водорода, перекачке протонов и синтезу ATP — энергетической "валюты" клетки. Эта электрон-транспортная цепь фундаментальна для аэробного дыхания.
Новые подходы в структурной биологии
Ещё в 1970-80-х годах учёные обнаружили, что у Tetrahymena отличаются ключевые белки цепи: цитохром c и терминальная оксидаза. Однако детали этих отличий оставались неясными.
Исследователи применили новые методы крио-электронной микроскопии (cryo-EM). Вместо очистки одного белка они работали со смешанными образцами из митохондриальных мембран, а затем использовали алгоритм для распознавания родственных структур.
Метод позволил проанализировать сотни тысяч изображений белков и определить структуры 277 белков, входящих в три крупных комплекса электрон-транспортной цепи Tetrahymena с почти атомарным разрешением.
Значение открытия
- Некоторые из обнаруженных белков не имеют совпадающего гена в известной геномной базе данных Tetrahymena, что указывает на пробелы в референсном геноме.
- Работа выявляет наши "слепые зоны" в понимании биоразнообразия даже у распространённых организмов.
- Она демонстрирует потенциал новых методов структурной биологии как инструмента для открытий.