Стресс заставляет бактерии накапливать неправильно свёрнутые белки и останавливать рост

Эксперименты молекулярных биологов из лаборатории Питера Чиена в Университете Массачусетса в Амхерсте с коллегами из MIT раскрыли механизм, который переводит стресс (например, воздействие экстремальной температуры) в блокировку клеточного роста.

Стрессовые условия вызывают неправильное сворачивание (мисфолдинг) некоторых белков, и они перестают работать. Бактерии справляются со стрессом, разрушая белки. В частности, показано, что определённые виды бактерий в ответ на высокие температуры разрушают белки, необходимые для репликации ДНК, что останавливает их рост. Сигналом для этого разрушения стало накопление белков, которые неправильно свернулись из-за стресса.

В благоприятных условиях клетки стремятся к росту, что означает инициацию репликации ДНК. В стрессовых условиях клетки должны предотвратить начало репликации и вместо этого переключить приоритеты на защитные функции.

В статье в журнале Cell исследователи показывают, что у бактерии Caulobacter определённый фермент Lon помогает защищаться от последствий стресса, разрезая и уничтожая небольшие количества неправильно свёрнутых белков. Но когда этот фермент сталкивается со слишком большим количеством «деформированных» белков, он начинает разрушать другой, совершенно нормальный белок DnaA, который в норме запускает процесс роста — репликацию ДНК.

Уничтожение DnaA останавливает рост клеток. Когда стресс проходит, количество неправильно свёрнутых белков снижается, фермент Lon перестаёт разрушать нормальный белок, и клетки снова начинают расти.

Таким образом, бактерии могут быстро реагировать на стрессовые условия и так же быстро возобновлять рост. Понимание того, как простые бактерии справляются с таким стрессом, поможет понять, как это делают наши клетки.