Биохимики обнаружили, что неполное переваривание белка полезно для некоторых бактерий

Исследователи из Университета Массачусетса в Амхерсте показали, что для бактерии Caulobacter crescentus частичная деградация белка репликации ДНК необходима для её выживания.

ДНК-репликация — один из наиболее строго контролируемых биологических процессов. В работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, Питер Чиен и Роберт Васс сообщают, что один из специализированных факторов репликации, DnaX, частично переваривается или "подрезается" энергозависимой протеазой ClpXP. Это генерирует фрагменты определённого размера, которые необходимы для нормального роста Caulobacter.

Короткие и длинные версии DnaX наблюдались 20 лет назад в E. coli, где короткая форма образовывалась из-за преждевременной остановки рибосомы на специфической последовательности РНК. Однако эта последовательность отсутствует в генах DnaX многих бактерий, включая Caulobacter.

Исследователи установили, что в Caulobacter протеаза ClpXP действительно распознаёт DnaX, но лишь частично деградирует его, генерируя стабильные короткие фрагменты как in vitro, так и in vivo. Оказалось, что обе формы (длинная и короткая) необходимы для нормального роста, а короткая форма особенно важна для устойчивости к повреждениям ДНК.

Новая работа показывает, что у некоторых бактерий короткие формы DnaX создаются другим методом — протеолизом. Этот тип конвергентной эволюции приводит к схожим белковым результатам (образованию двух форм) через радикально разные механизмы, что указывает на важность обеих форм для всех бактерий.

Обычно деградация белка энергозависимыми протеазами приводит к полному разрушению целевых белков. Однако в суровых искусственных условиях in vitro эти протеазы могут "застревать" на определённых мишенях. До этих экспериментов такой эффект не наблюдался внутри живой бактериальной клетки.

Этот режим частичного переваривания может быть полезен и другим бактериям для генерации новых функций из существующих белков и увеличения способности одного гена кодировать множественные белковые функции. Работа поддержана Национальным институтом общего медицинского наук NIH и Университетом Массачусетса в Амхерсте.