Бактерии используют белковый суперкомплекс для эффективного генерации энергии

Биохимики из Университета Иллинойса выделили из бактериальной мембраны белковый суперкомплекс, который, подобно батарее, генерирует напряжение на мембране. Это напряжение используется для синтеза АТФ — ключевой энергетической «валюты» жизни. Результаты, опубликованные в журнале Nature, помогут в будущем получать атомные структуры крупных мембранных белковых суперкомплексов.

Энергия, необходимая бактерии, получается путём переноса электронов от высокоэнергетических молекул пищи к кислороду. Обычно фермент передаёт электрон другому ферменту при случайном столкновении. Исследователи показали, что в некоторых условиях природа устраняет необходимость в случайных столкновениях, «склеивая» ферменты в суперкомплекс.

«Каждая часть суперкомплекса может генерировать напряжение, но все части должны функционировать последовательно», — пояснил профессор Роберт Геннис. — «Имеет смысл, что они работают как единое целое, чтобы обеспечить быстрый транспорт электронов и их попадание в нужное место».

Суперкомплексы, вероятно, важны во всех электрон-транспортных цепях, но в большинстве случаев попытки их выделить терпят неудачу, так как они распадаются. Команде повезло изучать организм Flavobacterium, у которого суперкомплекс стабилен.

Вместо использования детергентов для экстракции белков из мембраны, как это обычно делается, команда применила промышленный полимер. С его помощью они выделили и очистили суперкомплекс за один быстрый этап, встроив его в небольшой диск мембраны, похожий на монету.

С помощью коллег из Университета Торонто и Центра структурной биологии Нью-Йорка команда использовала криоэлектронную микроскопию для определения конфигурации компонентов суперкомплекса.

«Эволюция создала очень эффективную "наномашину", которая также прекрасна на вид. Понимание того, как это работает, вызывает огромное восхищение природой и является одной из радостей занятия наукой», — сказал Геннис.