Российские ученые «подсмотрели» в природе новый способ хранения клеток

Краткий пересказ от РИА ИИ

• Ученые СПбПУ и Института цитологии РАН предложили использовать «белок-хранитель» из бактерии Acholeplasma laidlawii для сохранения замороженных биологических материалов.

МОСКВА, 20 окт. Использовать для сохранения замороженных биологических материалов природный механизм, который защищает клетки распространенного микроба от перепадов температуры, предложили ученые СПбПУ Петра Великого и Института цитологии РАН. По их словам, целостность клеток обеспечит «белок-хранитель», который выделен из бактерии Acholeplasma laidlawii. Результаты представлены в Biomolecules.
Бактерия Acholeplasma laidlawii — распространенный сельскохозяйственный и лабораторный «вредитель», который из-за особенностей строения способен проходить даже через тонкие фильтры с размером пор 0,1 мкм. Также этот микроб является возбудителем болезней у растений, схожих с фитоплазмозами, рассказали в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого (СПбПУ).

«Кроме способности заражать все вокруг, бактерия способна сопротивляться температурным стрессам, причем делает она это не так, как другие микробы. Обычно в таких организмах есть два белка теплового шока: например, у кишечной палочки (E. coli) один белок строит нити, а второй — клубки, причем их нити биологически пассивны. Клубки позволяют клетке не «расплыться» от жары, а нити — не «съежиться» на холоде», — рассказал один из авторов исследования Алексей Ведяйкин.

Ученые СПбПУ совместно с коллегами из Института цитологии РАН выяснили, что в организме Acholeplasma laidlawii устойчивость к холоду обеспечивается одним белком, а не двумя, как у большинства бактерий. Этот белок (IbpA) совмещает функции обоих белков за счет внутреннего молекулярного переключателя, а его нити остаются активными. Биологи впервые показали такой температурный переход в естественных условиях.

«При охлаждении (4 °C) белок собирается в длинные нити, при нагреве (42 °C) из него формируются крупные шаровидные агломераты диаметром около 50 нм. В оптимальных условиях (30–37 °C) внутри бактерии сосуществуют обе формы с преобладанием мелких «шариков»-глобул. Переход между формами белка происходит быстро и обратимо: нити сплетаются за 10 минут, а распадаются за 2–3 минуты. В живой клетке при холоде белок концентрируется у мембраны, привлекая другие ферменты», — рассказал Алексей Ведяйкин.
Данная бактерия является опасным загрязнителем сельскохозяйственных культур и медицинских клеточных систем, подчеркнули в СПбПУ. Поэтому понимание ее защитных механизмов поможет разработать новые методы очистки от бактерий и защиты урожая.

«Кроме того, изучение работы таких белков теплового шока — шаперонов — на холоде важно для совершенствования технологий заморозки и хранения биологических материалов», — добавил ученый.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 25-24-01179).