Учёные обнаружили «суперсемейство» бактериальных белков-хищников

Учёные идентифицировали новый тип белка у бактерий, который может изменить наше понимание того, как эти организмы взаимодействуют с окружающей средой.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, сосредоточено на белке PopA, обнаруженном у бактериального хищника Bdellovibrio bacteriovorus. Этот белок формирует уникальную пятичастную структуру, в отличие от обычных одно- или трёхчастных структур, наблюдаемых у схожих белков.

Международная исследовательская группа под руководством учёных из Бирмингемского университета с помощью передовых методов визуализации показала, что PopA имеет чашеобразную форму, способную улавливать части бактериальной мембраны внутри себя.

Когда PopA — белок внешней мембраны (OMP) — вводят в бактерии E. coli, он вызывает повреждение их мембран. Это позволяет предположить, что PopA может играть роль в том, как Bdellovibrio атакует и потребляет другие бактерии. Его способность улавливать липиды (жиры) указывает на новый возможный способ взаимодействия бактерий с окружающей средой.

Структурный анализ и поиски с помощью ИИ показали, что гомологи PopA, обнаруженные у разнообразных видов бактерий, образуют тетрамеры, гексамеры и даже нонамеры, все они сохраняют характерные черты улавливания липидов. Это указывает на широко распространённое, ранее нераспознанное «суперсемейство» белков.

Ведущий автор, профессор Эндрю Лаверинг из Бирмингемского университета, отметил: «Наше открытие важно, потому что оно бросает вызов тому, что учёные думали о бактериальных белках. Уникальная структура и функция PopA предполагают, что у бактерий есть более сложные способы взаимодействия с окружающей средой, чем считалось ранее. Это может открыть новые возможности для понимания того, как функционируют бактерии, что приведёт к новым способам воздействия на вредные бактерии с важными последствиями для медицины и биотехнологии».

Исследование также идентифицировало ещё одно новое семейство белков, образующих кольцеобразные структуры, что дополнительно расширяет наши знания о бактериальных белках и предполагает, что механизм объединения в кольца может быть более распространённым, чем считалось ранее.

Используя комбинацию рентгеновской кристаллографии, криоэлектронной микроскопии и молекулярной динамики, команда продемонстрировала, что PopA, ранее известный как Bd0427, формирует центральную полость для улавливания липидов. Это необычно, учитывая, что классическая модель формирования мембранных белков основана на исключении липидов.

Белки внешней мембраны (OMP) выполняют широкий спектр функций, включая сигнализацию, адгезию к клеткам хозяина, катализ ключевых реакций и транспорт растворённых веществ/питательных веществ в органеллы человеческого тела и из них. Понимание естественной изменчивости OMP может принести пользу — от разработки антибактериальных средств до синтетической биологии.