Ученые нашли белки, которые заставляют архей впадать в анабиоз и защищают рибосомы
Ученые впервые обнаружили у архей собственные молекулярные механизмы, позволяющие обратимо отключать рибосомы и переживать длительные периоды без питательных веществ. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Археи представляют собой третий домен жизни наряду с бактериями и эукариотами. Они известны способностью выживать в кипятке, кислоте и под землей, однако до сих пор оставалось загадкой, как именно они переводят клеточные фабрики белка в режим ожидания.
Группа исследователей работала с метаногенной археей Methanosarcina acetivorans, обитающей в бескислородных средах. При истощении питательных веществ микроб включает четыре ранее неизвестных гена, объединенных в один кластер. Два белка садятся на большую субъединицу рибосомы и блокируют центр сборки белковой цепи, еще два связываются с малой субъединицей и перекрывают каналы для матричной РНК.
В результате рибосома оказывается в неактивной, но защищенной форме: она не синтезирует белок, не тратит энергию, а ее РНК не разрушается клеточными нуклеазами. Эксперименты с нокаутом генов подтвердили, что эта система работает именно как механизм выживания. Мутантные клетки росли так же, как контрольные, но после 28 дней голодания восстанавливались на 32% медленнее, а лаг-фаза увеличивалась с 56 до 74 часов.
Авторы также проанализировали геномы почти 7 тысяч видов архей. Гены этих белков присутствуют у 23% видов, а с учетом других факторов гибернации — у 65% архейных геномов. Консервативность белковых интерфейсов указывает на древнее происхождение системы: она существовала уже у общего предка архей.
Открытие заполняет фундаментальный пробел в понимании того, как три домена жизни независимо выработали сходную стратегию выключения самой затратной молекулярной машины. Для прикладной биологии это дает новую мишень для воздействия на метаногенных архей, что важно для биотехнологий и экологии.
