Учёные СПбПУ нашли у бактерии белок, защищающий клетки от температурных стрессов

Учёные Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Института цитологии РАН обнаружили у бактерии Acholeplasma laidlawii необычный механизм защиты от температурных перепадов. Его обеспечивает белок IbpA, который способен быстро менять структуру в зависимости от условий.

Результаты исследования опубликованы в журнале Biomolecules. Авторы считают, что открытие может пригодиться при разработке методов очистки от бактерий, защите сельскохозяйственных культур, а также в технологиях заморозки и хранения биологических материалов.

Один белок вместо двух

Acholeplasma laidlawii — распространённый загрязнитель сельскохозяйственных и лабораторных систем. Из-за особенностей строения бактерия способна проходить через фильтры с порами размером 0,1 мкм. Кроме того, она вызывает у растений заболевания, схожие с фитоплазмозами.

Обычно устойчивость бактерий к температурным стрессам обеспечивают два белка теплового шока. Один из них формирует нити, помогающие клетке не сжиматься на холоде, а другой собирается в структуры, защищающие её от разрушения при нагреве. У A. laidlawii эти функции совмещены в одном белке — IbpA.

Исследователи выяснили, что внутри IbpA работает своеобразный молекулярный переключатель. Благодаря ему белок меняет форму в зависимости от температуры, сохраняя при этом активность своих нитей. Биологи впервые наблюдали такой переход в естественных условиях, внутри живой клетки.

Быстрая и обратимая перестройка

При охлаждении до 4 °C IbpA собирается в длинные нити. При нагревании до 42 °C он формирует крупные шаровидные агломераты диаметром около 50 нм. В оптимальном для бактерии диапазоне 30–37 °C внутри клетки одновременно присутствуют обе формы, но преобладают небольшие глобулы.

Переход между состояниями происходит быстро: нити сплетаются примерно за 10 минут, а распадаются за 2–3 минуты. При охлаждении в живой клетке белок концентрируется у мембраны и привлекает другие ферменты, участвующие в защитных процессах.

По словам одного из авторов работы Алексея Ведяйкина, изучение подобных белков-шаперонов может помочь совершенствовать технологии сохранения биологических материалов. Понимание механизма защиты A. laidlawii также позволит искать новые способы борьбы с этим микробом в сельском хозяйстве и медицинских клеточных системах.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда в рамках гранта № 25-24-01179.