Бактерии, называемые метилотрофами, могут использовать метан и метанол в качестве топлива; при этом они производят большое количество формальдегида во время роста, но до недавнего времени никто не знал, как они обнаруживают это токсичное соединение и реагируют на него. В публикации 26 мая 2021 года в журнале PLOS Biology с открытым доступом Кристофер Маркс из Университета Айдахо и его коллеги описывают открытие нового сенсора формальдегида у бактерии Methylorubrum extorquens и других метилотрофов.
Некоторые могут помнить резкий запах этого ядовитого химического вещества, полученный при анатомировании в средней школе животных, консервированных формальдегидом. Все организмы, от бактерий до людей, производят хотя бы небольшое количество формальдегида в качестве побочного продукта своих нормальных метаболических процессов. Метилотрофы, однако, производят значительно большее количество формальдегида, разрушая определенные одноуглеродные соединения, такие как метан и метанол, которые они используют как источник углерода и энергии.
Маркс и его команда обнаружили новый датчик формальдегида, выращивая метилотроф при все более высоких концентрациях формальдегида. Они секвенировали геномы бактерий, которые эволюционировали, чтобы терпеть избыток формальдегида, и обнаружили мутации в ранее неизвестном гене, который они назвали efgA, для «усиленного роста формальдегида». Они обнаружили, что этот ген встречается почти исключительно в геномах метилотрофов и что кодируемый геном белок EfgA может обнаруживать формальдегид и быстро останавливать рост бактерий, когда уровни токсичного химического вещества становятся слишком высокими. Исследователи также продемонстрировали, что внедрение гена efgA в неметилотрофную бактерию, E. coli, позволило ей выжить при более высоком, чем обычно, уровне формальдегида.
Ранее ученые идентифицировали ферменты во всех сферах жизни, которые выводят токсины из формальдегида. Но это первый белковый сенсор, описанный у метилотрофов, который может обнаруживать формальдегид и останавливать рост, чтобы предотвратить повреждение клеток, и все это без участия детоксифицирующих ферментов. Новое открытие может найти применение в биотехнологии; бактерии, сконструированные так, чтобы выдерживать высокие концентрации формальдегида с геном efgA, потенциально могут производить фармацевтические препараты и другие ценные соединения при росте на метаноле, легкодоступном промышленном материале.
Доктор Маркс отмечает: «Эта работа стала неожиданным результатом простого вопроса: что нужно, чтобы клетки росли непосредственно на формальдегиде ? Примечательно, что им нужно было сломать сенсорную систему, а не запускать детоксикацию. Работа продолжается. понять специфичность связывания EfgA и гомологичных белков, а также попытаться перейти от гипотетической связи между EfgA и трансляцией, предложенной несколькими способами в этой статье, к установлению прямого межбелкового взаимодействия ».
Загрузка...
