Микроб использует новый метаболический путь для переработки углерода

Микроб из Мёртвого моря использует ранее неизвестный метаболический путь для метаболизма жиров в качестве источника углерода и синтеза углеводов. Это указывает на возможность существования других неоткрытых путей и большего разнообразия стратегий выживания в экстремальных условиях.

Все известные организмы метаболизируют соединения углерода для получения энергии и базовых клеточных компонентов. Люди и другие позвоночные делают это через цикл Кребса, в котором важную роль играет ацетил-кофермент A (ацетил-CoA).

Позвоночные не могут превращать ацетил-CoA в малат — предшественник таких молекул, как сахара. Однако многие растения и микроорганизмы способны на это с помощью либо глиоксилатного цикла, либо этилмалонил-CoA пути, открытого в 2007 году группой учёных под руководством доктора Ивана А. Берга из Университета Фрайбурга (Германия). Та же исследовательская группа обнаружила, что новый микроб — одноклеточный микроорганизм из домена Археи — использует третий, ранее неизвестный путь.

Исследователи поняли, что микроб не может использовать глиоксилатный цикл, так как в нём отсутствует ключевой фермент цикла — изоцитрат-лиаза. Этилмалонил-CoA путь также был невозможен из-за отсутствия некоторых генов, необходимых для синтеза ферментов этого цикла.

В течение двух лет учёные анализировали ферменты, которые H. marismortui использовал при выращивании на среде с ацетатом. Они определили, что архея применяет метиласпартатный цикл (названный по промежуточному продукту цикла) для превращения ацетил-CoA в малат. Этот цикл длиннее и сложнее двух других путей, но он даёт преимущества для микроба, живущего в столь солёных условиях: один из промежуточных продуктов цикла ограничивает осмос, который в противном случае вытягивал бы воду из клетки, пытаясь уравнять солёность по обе стороны мембраны.

Доктор Берг отметил, что открытие третьего метаболического пути означает, что могут существовать и другие. Он добавил: «Разнообразие жизни больше, чем мы знаем сейчас».

Открытие также проливает свет на эволюционные процессы: ферменты этого цикла похожи на те, что встречаются у древних бактерий, но отсутствуют у других архей. Это говорит о том, что предки H. marismortui получили эти гены путём латерального переноса генов, а не в результате длительной серии случайных мутаций. Берг заявил, что существует мало примеров, где так ясно видно, как эволюционировал метаболический путь, что делает этот путь «своего рода чудом».