Биохимики определили важные для роста и развития бактерий субстраты протеазы

Исследователи из Университета Массачусетса в Амхерсте под руководством Питера Чена сообщили в журнале Molecular Microbiology об использовании комбинации биохимии и масс-спектрометрии для «ловушки» десятков новых кандидатов в субстраты протеазы ClpXP. Это раскрывает, как деградация белков критически важна для прогрессии клеточного цикла и бактериального развития. Новое понимание может привести к идентификации новых мишеней для антибиотиков.

Для осуществления фундаментальных процессов жизни, таких как рост и деление, клетки должны точно координировать во времени и пространстве производство и деградацию сотен белковых субстратов. Даже у простых бактерий протеолиз критически важен для правильного роста и реакции на окружающую среду.

Известно, что группа белковых машин, называемых энергозависимыми протеазами, отвечает за большую часть этой деградации. Однако во многих случаях оставалось неизвестным, какие мишени распознают эти машины и как они это делают.

В новой серии экспериментов на модельной бактерии Caulobacter crescentus в лаборатории Чена удалось значительно продвинуться в понимании этого процесса.

Метод «ловушки» и масс-спектрометрия

• Исследователи создали мутантную протеазу, которая могла распознавать, но не разрушать свои мишени, действуя как «ловушка» для субстратов.
• После очистки этой ловушки из живых клеток с помощью масс-спектрометрии были идентифицированы пойманные белки.
• Было обнаружено более сотни новых кандидатов в субстраты, охватывающих все аспекты бактериального роста, включая репликацию ДНК, транскрипцию и изменения цитоскелета.

Фокус на белке TacA

Далее учёные детально изучили один из новых субстратов — белок TacA. Caulobacter растут, образуя два разных типа клеток при каждом делении. TacA отвечает за правильное формирование одного из этих типов.

• С помощью биохимии и высокоочищенных белков были определены части TacA, важные для деградации протеазой ClpXP.
• Затем были созданы мутанты TacA, которые не могли подвергаться деградации.
• Экспрессия этих мутантов в бактериях приводила к тому, что клетки не могли правильно развиться в нужный тип.

Поскольку изменения в развитии необходимы патогенным бактериям для инвазии в организм хозяина, эти данные потенциально могут указать на новые мишени для антибиотиков.