Микробелок Nrs1 помогает дрожжам делиться при дефиците азота

Исследователи из Университета Восточной Финляндии и Университета Монреаля (Канада) обнаружили, что микробелок Nrs1 поддерживает деление и пролиферацию клеток при нехватке питательных веществ. Результаты, опубликованные в PLOS Biology, проливают свет на то, как эволюция тонко изменяет геномы одноклеточных микроорганизмов, обеспечивая им пластичность для адаптации к меняющимся условиям.

• Короткие участки ДНК, кодирующие очень маленькие белки, ранее игнорировались. Однако микробелки всё чаще связывают с заболеваниями у людей (например, humanin и CASIMO1), что заставляет научное сообщество изучать их внимательнее.

В новом исследовании авторы использовали пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae, чтобы найти молекулярные пути, передающие информацию о доступности питательных веществ транскрипционным факторам, контролирующим точку принятия решения о делении (Start).

• Учёные удалили из генома дрожжей основные активаторы деления и поочерёдно сверхэкспрессировали остальные белки, включая малые.
• Единственный микробелок смог восстановить пролиферацию клеток даже в отсутствие ключевых активаторов.
• Биохимический анализ и количественная микроскопия показали, что клетки экспрессируют этот белок только в условиях бедного азотом окружения и в момент, когда пора делиться.

Белок был переименован в Nrs1 (Nitrogen-Responsive Start regulator). Он связывается с главными транскрипционными факторами, запускающими решение о делении, и активирует их, предоставляя альтернативный, регулируемый питательными веществами механизм активации Start.

Анализ последовательностей у разных видов дрожжей показал, что Nrs1 — это недавно эволюционировавший микробелок. Это иллюстрирует, как микробелки могут быстро возникать, чтобы перестраивать фундаментальные клеточные процессы.

«Разумно предположить, что коротким последовательностям ДНК для функциональной оптимизации требуется меньше отобранных эволюцией мутаций, чем длинным. Эта работа выдвигает гипотезу, что микробелки могут быть универсальным инструментом эволюции для быстрой перестройки ключевых клеточных путей и обеспечения пластичности для адаптации к меняющейся среде», — заключает Сильвен Толлис.