Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Института цитологии РАН предложили использовать природный механизм защиты клеток бактерии Acholeplasma laidlawii для сохранения замороженных биологических материалов. Исследователи обнаружили у микроорганизма белок-хранитель, который помогает клеткам переносить резкие изменения температуры. Результаты работы опубликованы в журнале Biomolecules.
Acholeplasma laidlawii широко встречается в сельском хозяйстве и лабораториях и считается опасным загрязнителем. Благодаря особенностям строения бактерия способна проходить через фильтры с порами размером 0,1 микрометра. Кроме того, она вызывает у растений заболевания, сходные с фитоплазмозами, сообщили в СПбПУ.
Обычно устойчивость бактерий к температурным нагрузкам обеспечивают два белка теплового шока. Один из них формирует нити, а другой — шарообразные структуры, которые помогают клетке сохранять форму при охлаждении и нагревании. У Acholeplasma laidlawii эту работу выполняет один белок IbpA, совмещающий функции двух белков благодаря внутреннему молекулярному переключателю.
Как рассказал один из авторов исследования Алексей Ведяйкин, при температуре 4 °C IbpA объединяется в длинные нити, а при нагреве до 42 °C образует шаровидные скопления диаметром около 50 нанометров. В диапазоне 30–37 °C внутри бактерии присутствуют обе формы, но преобладают небольшие глобулы. Переход между состояниями занимает считаные минуты: нити формируются примерно за 10 минут, а распадаются за 2–3 минуты.
В живой клетке при охлаждении белок перемещается к мембране и привлекает другие ферменты. Биологи впервые наблюдали такой обратимый переход белка в естественных условиях. По словам Ведяйкина, изучение подобных белков-шаперонов может помочь улучшить технологии замораживания и хранения биологических материалов.
Понимание защитного механизма Acholeplasma laidlawii также может способствовать созданию новых способов очистки от бактерий и защиты сельскохозяйственных культур. Исследование поддержал Российский научный фонд, предоставив грант № 25-24-01179.