Структура системы FixL/FixJ: ключ к росту сои и новым антибиотикам

Международная группа учёных из Университета Ливерпуля и Университета Хёго (Япония) впервые определила общую структуру ключевой белковой системы, позволяющей почвенным бактериям чувствовать и адаптироваться к уровню кислорода. Это открытие может помочь в разработке новых методов стимуляции роста сельскохозяйственных культур и борьбы с болезнями.

Исследователи сосредоточились на двухкомпонентной системе сигнальной трансдукции FixL/FixJ у клубеньковых бактерий (ризобий), живущих в симбиозе с бобовыми растениями, такими как соя и горох.

• FixL — белок-сенсор, чувствующий концентрацию кислорода.
• FixJ — белок, контролирующий биосинтез ферментов для фиксации азота в ответ на сигнал от FixL.

Эта система критически важна для процесса азотфиксации, при котором атмосферный азот (N₂) преобразуется в доступный для растений аммиак (NH₃). Реакция не может протекать в присутствии кислорода, поэтому точное его определение бактериями необходимо.

Методы и значение:

• Структура была определена с использованием синхротронного излучения на установках SOLEIL (Франция) и SPring-8 (Япония).
• За последние 30 лет идентифицировано более 65 000 подобных систем, но полная структура сенсорного белка не была расшифрована ни в одной из них.
• Поскольку двухкомпонентные системы сигнальной трансдукции отсутствуют у животных, они являются перспективной мишенью для разработки:
  • Антимикробных агентов без побочных эффектов для животных.
  • Стимуляторов роста растений.

Как отметил профессор Самар Хаснаин: «Белок FixL/FixJ клубеньковых бактерий сои... незаменим для снабжения азотом, необходимым для роста этого питательного растения. Используя информацию о трёхмерной структуре, можно разработать новый тип антибактериального средства».

Исследование опубликовано в журнале Science Signaling (AAAS).