Російські і британські вчені розкрили секрет роботи білка, що допомагає археям, які живуть в околицях “чорних курців” на дні океану, нормально жити та розмножуватися в майже киплячій воді. Їх висновки були представлені у журналі Extremophiles.
“Ці мікроби живуть в центральній частині Середньоатлантичної гряди, в околицях гідротермального поля Ашадзе-1. Вони сьогодні вважаються одними з найбільш глибоководних і екстремальних архей”, — пише Тетяна Петрова з Інституту математичних проблем біології РАН та її колеги.
Так звані екстремофіли, здатні вижити при надвисоких і низьких температурах, при постійній нестачі їжі та кисню, вважаються прообразом “марсіанських” та інших “космічних” мікроорганізмів. Вже десятки років вчені знаходять і вивчають подібні мікроби, намагаючись зрозуміти, чи здатні найстійкіші з них вижити на Марсі або землеподібних екзопланетах в межах “поясу життя”.
Приміром, археї виду Sulfolobus islandicus воліють жити у вкрай кислій воді геотермальних джерел, де температура може доходити до 80 градусів Цельсія. Вони окислюють молекули сірки і перетворюють отриману енергію у поживні речовини. Біологів давно цікавить, чому дані мікроби не “варяться” в подібних умовах, і як їх білкам вдається не втрачати свою форму.
Як передає прес-служба інституту, Петрова і її колеги зробили великий крок до розкриття цієї таємниці архей, вивчаючи структуру білків ще більш екстремального організму, Geoglobus acetivorans, що живе в околицях “чорних курців” на дні морів Землі. Ці мікроби відмінно почувають себе при температурах, близьких до 88 градусів, і починають “мерзнути” вже при 65 градусах Цельсія.
Вчених цікавило те, як в подібних умовах працюють ферменти, що беруть участь у складанні молекул ізопреноїдів, ароматичних вуглеводнів, що грають ключову роль в роботі різних мембран клітин і сигнальних молекул, а також гуми і ряду ароматичних екстрактів.
Їх вивчення, у свою чергу, ускладнене тим, в яких умовах живуть подібні мікроби. З цієї причини російським і британським біологам довелося “трансплантувати” гени, які відповідають за їх виробництво, у ДНК звичайної кишкової палички, виростити ці ферменти, “заморозити” і отримати дані по їх структурі, використовуючи прискорювач частинок в Японії.
Як виявилося, ці білки дійсно найкраще працювали та залишалися максимально стабільними при високих температурах навколишнього середовища, що перевищують 60 градусів Цельсія. Крім того, на відміну від інших ферментів такого типу, вони володіли ще й рідкісною здатністю – вони могли “перемикатися” між виробництвом двох різних типів вуглеводнів, що містять у собі різне число атомів.
До того ж, по своїй структурі він помітно відрізняється від аналогічних білків інших архей і бактерій, що не живуть в екстремально гарячих водах у “гарячих курців”. Подальше вивчення цих ферментів, як сподіваються вчені, допоможе пристосувати їх для створення “багатофункціональних” каталізаторів, синтезу різних речовин у промисловості і дослідів у лабораторіях.