Бактерии экономят на белках, выяснили исследователи

Бактерии и другие микроорганизмы «тратят» больше на белки, которые используются и перерабатываются внутри клетки, чем на белки, которые секретируются наружу и теряются для организма. К такому выводу пришли исследователи из Мичиганского университета.

• Экономия на аминокислотах: Белки состоят из аминокислот, производство которых для клетки имеет разную «стоимость» в зависимости от их сложности. Белки из более дешёвых аминокислот обходятся организму дешевле.
• Связь стоимости и локализации: Изучая белок CsgA (компонент ворсинок E. coli), учёные обнаружили, что он один из самых дешёвых для производства. Анализ всех белков E. coli показал, что большинство дешёвых белков находятся снаружи клетки.
• Биологический смысл: Это имеет эволюционный смысл, так как бактерии — «машины для секреции». Они легко выводят белки наружу, но не могут вернуть их обратно. Поэтому секретируемые белки экономнее, чтобы минимизировать потерю ресурсов.
• Универсальная стратегия: Расчёты с использованием разных мер стоимости (химическая энергия, масса, содержание углерода) подтвердили: внеклеточные белки экономичнее. Эта тенденция характерна не только для E. coli, но и для широкого спектра бактерий и дрожжей.
• Эволюция и экономия: Экономия формируется естественным отбором. «Эволюция должна балансировать между функцией и стоимостью», — отмечает соавтор Мэттью Чепмен. Если замена аминокислоты снижает метаболическую стоимость, не влияя на функцию, это повышает приспособленность организма.

Пример экономии: Энергия, сэкономленная на производстве белков жгутика E. coli, достаточна для его вращения в течение 24 минут, что сравнимо с «бесплатным топливом на всю жизнь» для быстро делящейся клетки.

Исследование опубликовано в открытом журнале mBio.