Малый сигнальный молекула даёт зелёный свет делению клеток
Команда профессора Урса Йеналя из Базельского университета обнаружила центральный переключатель для размножения бактерий. В то время как прогрессия клеточного цикла у эукариот регулируется небольшими белками-циклинами, у бактерий эту роль выполняет малая сигнальная молекула c-di-GMP. Учёные описывают молекулярные детали этого процесса в Nature.
Молекула-регулятор жизненно важна
Эта сигнальная молекула, c-di-GMP, контролирует поведенческие процессы у бактерий, например, образование биоплёнок. Исследователи впервые продемонстрировали, что c-di-GMP также играет решающую роль в размножении бактерий. Колеблющиеся уровни этого мессенджера влияют на активность ключевых регуляторных белков, тем самым контролируя прогрессию клеточного цикла и пролиферацию бактерий.
Сигнальная молекула устанавливает светофор на контрольных точках
В исследовании на модельной бактерии Caulobacter crescentus показано, что c-di-GMP контролирует клеточный цикл подобно светофору:
- Отсутствие c-di-GMP в клетке — красный свет, клетка остаётся в первой фазе цикла.
- Увеличение уровня c-di-GMP — зелёный свет, клетка переходит в следующую фазу.
c-di-GMP контролирует фермент с двумя режимами действия
Роль этого светофора играет фермент, работающий двумя разными способами:
- При отсутствии c-di-GMP он блокирует процесс репликации генетического материала.
- Как только c-di-GMP вырабатывается, он связывается с ферментом, изменяя его структуру и способ действия. Блокада снимается, и хромосомы бактерий могут быть скопированы, что знаменует вход в следующую фазу клеточного цикла.
Важную роль также играет различное пространственное распределение сигнальной молекулы в делящейся материнской клетке.
Патогены используют ту же сигнальную сеть
Впервые исследователям удалось установить прямую связь между двумя основными регуляторными сетями бактериальных клеток — малым мессенджером и важными регуляторными ферментами, киназами. Молекула c-di-GMP вовлечена в вирулентность, механизмы персистенции и антибиотикорезистентность патогенов. Например, опасные возбудители холеры или пневмонии используют сигнализацию c-di-GMP для выживания в организме человека. Следующим шагом будет выяснить, действует ли эта молекула у этих патогенов так же, как у модельной бактерии C. crescentus.