Идентифицирован белок, отвечающий за кластеризацию газовых везикул в бактериях

Исследователи из Университета Райса изучают газовые везикулы — полые белковые структуры в клетках некоторых микроорганизмов, которые, по их мнению, можно запрограммировать для биомедицинского применения.

«Внутри клеток газовые везикулы упакованы в красивый медовый сотоподобный узор. Как формируется этот паттерн, до конца не было понятно. Мы представляем первую идентификацию белка, который может регулировать эту упаковку, и мы считаем, что это станет вехой в молекулярной микробиологии», — заявил Джордж Лу, доцент биоинженерии.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Microbiology. Ведущий автор — аспирант-биоинженер Цзунру Ли из Лаборатории синтетических макромолекулярных сборок под руководством Лу.

Газовые везикулы — это цилиндрические трубки, закрытые коническими крышками. Они обеспечивают плавучесть клеткам своих природных хозяев. Везикулы естественным образом встречаются у пяти типов бактерий и двух групп архей. Большинство из них ограничены планктонными микроорганизмами, часто встречающимися в пресноводных прудах.

Инженерная модификация везикул привела к нескольким применениям, включая репортерную визуализацию, акустический контроль и доставку полезных грузов.

Исследовательская группа, включая коллег из Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Университета Дьюка, задалась вопросом, почему везикулы формируются в сотовый узор. Они обнаружили, что эта упаковка является наиболее эффективным использованием пространства, а кластерная форма играет роль в функционировании.

Ключевое открытие: кластеры этих белков формируются в недонасыщенном растворе — ранее идентифицированной новой форме биологической структуры, — и именно это управляет организацией везикул.

«Команды под руководством лаборатории Лу обнаружили, что уникальная форма белковых кластеров, собирающихся исключительно в недонасыщенном растворе, управляет поведением кластеризации», — сказал соавтор Ифань Дай. Это добавляет доказательств тому, как фазовый переход влияет на клеточную организацию и функции.

Лу и его команда, используя генетические, биохимические и визуализационные подходы, исследуют белковые наноструктуры. Газовые везикулы стабилизируют пузырьки воздуха внутри бактериального цитозоля и обеспечивают границу раздела жидкость-газ, которую можно использовать для контрастирования в УЗИ или МРТ.

«В нашей лаборатории мы используем возможности синтетической биологии для расширения применения этих белковых наноструктур. Инженерия генов и клеток направлена на создание газовых везикул, которые будут работать ещё эффективнее в биотехнологических и биомедицинских приложениях», — отметил Цзунру Ли.