Открыт новый тип бактериальных «хищных» белков

Бактерии — одни из самых древних и загадочных организмов на Земле. Несмотря на их микроскопические размеры, они обладают невероятным биохимическим разнообразием, позволяющим им выживать в самых экстремальных условиях и взаимодействовать с другими формами жизни. Однако даже сегодня, в эпоху передовой молекулярной биологии, ученые продолжают открывать у бактерий новые белки с неожиданными свойствами, которые заставляют пересматривать устоявшиеся теории.

Одно из таких открытий — белок PopA, обнаруженный у хищной бактерии Bdellovibrio bacteriovorus. Этот микроскопический «охотник» известен своей способностью проникать внутрь других бактерий и пожирать их изнутри. Но теперь выясняется, что его оружие может быть еще более изощренным, чем считалось. Попадая в клетку-жертву, PopA формирует необычную пятичленную структуру, напоминающую чашу, которая способна захватывать фрагменты бактериальных мембран. Это открытие не только проливает свет на механизмы бактериального хищничества у Bdellovibrio, но и указывает на существование целого суперсемейства ранее неизученных белков, играющих ключевую роль в взаимодействии микробов с окружающей средой.

Структурная уникальность PopA: не просто поры в мембране

Долгое время считалось, что белки внешней мембраны (OMP) бактерий в основном формируют одинарные, тримерные или пороподобные структуры, через которые происходит транспорт молекул. Однако PopA нарушает эту парадигму. С помощью криоэлектронной микроскопии, рентгеновской кристаллографии и молекулярного моделирования исследователи выяснили, что он образует стабильную пятичленную кольцевую структуру с центральной полостью, способной удерживать липиды.

Более того, когда PopA вводили в E. coli, он вызывал повреждение мембран, что указывает на его возможную роль в атаке на жертву. Но самое удивительное — аналоги PopA были найдены у других бактерий, причем они формируют не только пентамеры, но и тетрамеры, гексамеры и даже нонамеры. Это говорит о том, что перед нами — целое суперсемейство белков, специализирующихся на взаимодействии с липидами.

Последствия открытия: от антибиотиков до синтетической биологии

До сих пор большинство исследований мембранных белков фокусировалось на их способности избегать контакта с липидами, чтобы сохранять стабильность. Однако PopA и его аналоги, напротив, активно связывают липиды, что открывает новые горизонты для науки:

1. Новые мишени для антибиотиков – Понимание того, как хищные бактерии разрушают мембраны своих жертв, может помочь в разработке новых классов антимикробных препаратов, направленных против устойчивых патогенов.
2. Синтетическая биология – Белки, способные избирательно связывать липиды, могут быть использованы для создания искусственных мембранных структур или систем доставки лекарств.
3. Эволюция бактерий – Обнаружение схожих белков у разных видов бактерий указывает на древний и консервативный механизм взаимодействия с окружающей средой, который, вероятно, играл ключевую роль в их адаптации.

Как отметил профессор Эндрю Ловеринг, ведущий автор исследования, открытие PopA «бросает вызов тому, что мы знали о бактериальных белках». Оно не только расширяет наши представления о молекулярных механизмах бактериального хищничества, но и открывает путь к обнаружению новых семейств мембранных белков, которые могут оказаться повсеместно распространенными в микробном мире.

Следующим шагом станет изучение функциональной роли этих белков у разных бактерий, а также попытки использовать их в биотехнологических и медицинских целях. Возможно, в будущем мы увидим антибиотики, вдохновленные PopA, или искусственные белки, способные избирательно разрушать мембраны патогенов. В любом случае, это открытие — еще один шаг к разгадке тайн микробного мира.