Центр управления стрессом бактерии

В критической ситуации командование всей бактериальной клеткой берет на себя стрессосома – органелла, воспринимающая самые разные сигналы и тут же отдающая приказы. Возможно, «мозг стресса» развился из вируса, когда-то давно поразившего бактерию.

Умелое поведение в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды – залог выживания всех существующих организмов. Вот только если в жару мы идем к холодильнику, птицы отправляются купаться, а жучки прячутся, то бедным бактериям, неспособным активно покрывать такие расстояния, приходится выкручиваться самостоятельно.

Добавьте добрый миллиард лет форы, выданной эволюцией прокариотам, и вы получите организмы, не только идеально приспособленные для существования в экстремальных условиях, но и мгновенно реагирующие на сильные потрясения.

Отчасти это происходит благодаря существующему у них «командному центру стресса» – стрессосоме.

Её структуру Марин ван Хел из Имперского колледжа Лондона и коллеги детализировали с помощью криоэлектронного микроскопа.

О существовании у бактерий стрессосом ученые знали: протеобактерии, актинобактерии, цианобактерии и бактероиды обладают этой органеллой и используют её при защите в критических ситуациях. Но как ей удается играть роль координационного центра, до сих пор оставалось неизвестным.

Вне зависимости от раздражающего фактора, будь то этанол, насыщенный раствор обычной соли или губительного даже в малых концентрациях азида натрия, Bacillus subtilis активирует сигнальный сигма-фактор стресса. И уже он дирижирует «комплексным» ответом. Если для эукариот объединение нескольких сигналов в один не в диковинку, то открытие такого механизма у бактерий, даже не обладающих отдельно выраженным ядром и мембранными органеллами, весьма удивило ученых.

Анализ тонкой структуры выявил гигантский белковый комплекс массой 1,8 мегадальтон, очень сильно напоминающей по форме оболочку вируса – капсид.

Идею возможного вирусного происхождения «стрессового мозга» бактерии ученые развивать не стали, хотя рецепторные выступы-антенны только усугубляют сходство.

Как предположили ван Хел и коллеги, рецепторные части отвечают за восприятие сигналов о разных видах стресса, реагирует же центральное «ядро». Максимальная активность достигается через 20 минут после поступления сигнала и заключается в синтезе более сотни белков, помогающих защитить клетку от перегрева, разрыва или банального высушивания.

Эта задача облегчается расположением стрессосом, закрепленных цитоскелетом неподалеку от кольцевидной цепочки ДНК – нуклеоида, несущего у прокариот основную генетическую информацию. Всего «командных центров» исследователи насчитали 20 штук.

Вкупе с более быстрым по сравнению с эукариотами процессом синтеза белков такое расположение обеспечивает скорейшую реакцию на самые неприятные события.

Структура же, по мнению авторов публикации в Science, как нельзя кстати подходит для «подстройки» ответного сигнала в зависимости от силы химического или физического раздражителя.

Насколько это соответствует реальности, ван Хел сможет определить в ближайшем будущем. Она получила доступ к самому современному криоэлектронному микроскопу, так что следующий анализ будет проводиться уже на уровне отдельных аминокислот и будет сравним по точности с рентгеновской кристаллографией.