Исследователи детально изучили один из крупнейших известных белков

Бактерия Marinomonas promoryiensis, обитающая в ледяных водах Антарктики, выживает, прикрепляясь к поверхности льда. Белок, который она использует для этого — своего рода выдвижной якорь — был детально изучен группой исследователей из Технологического университета Эйндховена (TU/e), Университета Куинс (Канада) и Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль). Это особенный случай, так как при длине 600 нанометров это один из самых больших белков, структура которого когда-либо была определена. Эти знания полезны, поскольку понимание того, как бактерии прикрепляются, может помочь предотвратить это, например, у патогенных бактерий, которые аналогичным образом цепляются за клетки человека.

Ранее считалось, что этот белок находится внутри тела бактерии и помогает предотвратить её замерзание. Несколько лет назад выяснилось, что белок MpAFP на самом деле расположен на поверхности бактерии и действует как «адгезин» — своего рода якорь для прикрепления к поверхности льда над водой.

Гигантский формат

Исследователи под руководством доктора Ильи Футс (TU/e) и профессора Питера Дэвиса (Queen's) детально описали полную структуру этого белка в публикации в журнале Science Advances. «Это первый подобный случай для такого адгезина», — говорит первый автор Шуайци Го (Фил). «Более того, это один из самых больших белков, когда-либо детально изученных. При длине 600 нанометров он является гигантом по сравнению с большинством белков размером от 2 до 15 нанометров».

Пазл

Из-за огромного размера потребовался нестандартный подход. Белки часто кристаллизуют, чтобы определить их структуру с помощью рентгеновской дифракции. «Мы разрезали белок на пять частей и изучили их разными методами», — говорит Футс. «Помимо рентгеновской дифракции, мы также использовали рентгеновское рассеяние — нашу специализацию в Эйндховене — и ядерный магнитный резонанс». Затем они собрали все части вместе, как пазл.

Симбиоз

Они обнаружили, что каждая часть белка имеет свою функцию. И что белок помогает бактериям выживать в экстремальных условиях, хотя и не так, как думали ранее. Белок способен связываться с диатомовыми водорослями — организмами в воде, которые фотосинтезируют кислород, необходимый бактерии. Благодаря этому связыванию водоросли остаются у поверхности воды, где больше всего света, — таким образом, это симбиотические отношения.

Предотвращение прикрепления

Одно из возможных применений этой работы — разработка методов, которые не позволят бактериям прикрепляться к определённым поверхностям. «Например, мы увидели, что фактическое «сцепление» происходит с помощью очень маленькой части на конце белка», — говорит Футс. «Патогенные бактерии аналогичным образом прикрепляются к клеткам человека, вызывая инфекции. Теперь, когда мы знаем, как они прикрепляются, мы должны найти способ предотвратить это».