Экономные микробы снижают стоимость белков

Бактерии стремятся быть более экономными при построении белков для использования вне клетки по сравнению с внутренними, экономя энергию для синтеза соединений, которые можно утилизировать. Это следует из исследования, опубликованного в текущем выпуске онлайн-журнала mBio.

Поскольку внеклеточные белки теряются в окружающей среде и не перерабатываются, как другие клеточные белки, они представляют большую нагрузку на клетку, так как их аминокислоты нельзя повторно использовать при трансляции. Учёные предполагают, что эволюция оптимизировала внеклеточные белки, чтобы снизить их синтетическую нагрузку на клетку.

Микробы секретируют белки для выполнения важных взаимодействий со средой. Поскольку микробы обычно не имеют системы импорта белков, секреция часто является односторонним процессом, и секретируемые белки с меньшей вероятностью будут переработаны организмом из-за потери в среде. Поэтому логично, что эти секретируемые белки эволюционировали, чтобы требовать меньше энергии для своего построения.

Исследователи рассчитали количество энергии, необходимое для производства аминокислот, также известное как средняя синтетическая стоимость (ASC), для каждого белка, продуцируемого бактерией Escherichia coli K-12. Затем они сравнили их по локализации: используются ли они внутри (клеточные) или снаружи (внеклеточные).

Результаты для E. coli:

• 11 из 100 самых экономичных белков (с наименьшими значениями ASC) были внеклеточными, хотя внеклеточные белки составляют всего 0.37% от общего количества белков.

Компьютерный анализ Pseudomonas syringae, Mycobacterium tuberculosis, Saccharomyces cerevisiae и более 25 других микроорганизмов показал аналогичную широкую тенденцию к использованию более экономичных аминокислот во внеклеточных белках.

Вывод: Синтетические затраты на внеклеточные белки значительно снижены у многих организмов. Экономия может объяснить составной перекос, наблюдаемый во многих внеклеточных белках, и дать дальнейшее понимание сил, движущих их эволюцией.