Одноклеточный хищник заставил украденные хлоропласты работать за счет собственных белков
Японские биологи экспериментально подтвердили, что одноклеточный жгутиконосец Rapaza viridis не просто сохраняет проглоченные хлоропласты водорослей, но и поддерживает их работу с помощью белков собственного ядра. Хищник заново собирает систему биохимического контроля над присвоенной органеллой после каждого приема пищи. Это первый доказанный биохимический пример временного молекулярного химеризма у эукариот.
Эволюционная биология утверждает, что хлоропласты и митохондрии когда-то были свободными бактериями, которых поглотили предки современных эукариот. Превращение съеденной добычи в постоянный «орган» занимает миллионы лет. В природе существует клептопластия — способность организмов воровать чужие пластиды и временно использовать их для фотосинтеза, отбрасывая остальную часть клетки-жертвы.
До сих пор исследователи располагали лишь косвенными генетическими данными о том, что ядро хищника отправляет белки внутрь временно украденной органеллы, чтобы продлить ей жизнь. Строгих биохимических доказательств такого молекулярного взлома не существовало.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, изучили клептопластию у одноклеточного эвгленозоя Rapaza viridis, который поедает зеленые водоросли рода Tetraselmis. Хищник переваривает ядро и цитоплазму жертвы, оставляя нетронутыми хлоропласты, которые затем использует по их назначению, то есть для фотосинтеза. Ученые проанализировали транскриптом жгутиконосца на разных стадиях пищеварения и нашли 37 активных генов, кодирующих белки, похожие на компоненты фотосинтетического аппарата.
Чтобы детально проверить механизм, авторы научной работы выбрали два белка, подобные RvRbcS и RvRca, малой субъединице и активатору фермента Рубиско, ключевого фермента фотосинтеза. Исследователи синтезировали светящиеся антитела, реагирующие только на эти молекулы. С помощью иммунофлуоресцентного микроскопа они проследили путь белков внутри клетки. Светящиеся маркеры показали, что белки хищника успешно проникают сквозь мембраны чужого хлоропласта и скапливаются внутри него.
Затем ученые проверили, так ли уж нужны эти белки хлоропласту. Биологи применили генетический редактор CRISPR/Cas9 и целенаправленно вырезали гены, отвечающие за производство RvRbcS- и RvRca-подобных белков, у хозяина.
Мутация генов резко снизила эффективность фотосинтеза. Клетки с удаленным геном RvRbcS-like вырабатывали кислород вдвое слабее обычных особей. Жгутиконосцы перестали накапливать гранулы полисахаридов (энергетические запасы) и начали массово погибать уже на 22-й день после поглощения водоросли, тогда как здоровые микроорганизмы поддерживают жизнь хлоропласта около пяти недель.
Анализ структуры белка RvRbcS-like помог выявить у него длинный С-концевой участок, которого нет у оригинальных белков водоросли-жертвы. Исследователи предполагают, что этот белковый «хвост» помогает хищнику физически перестраивать пиреноид — внутрихлоропластную зону фиксации углерода — под свои нужды. В отличие от растений, чьи хлоропласты работают как постоянная часть клетки, Rapaza viridis собирает транспортную систему с нуля после каждой успешной охоты.
Эукариоты способны создавать временные гибридные клеточные структуры, объединяя собственные генетические ресурсы с биохимией захваченных пластид. Способность синтезировать белки и целенаправленно отправлять их сквозь мембраны временно поглощенных органелл демонстрирует промежуточный эволюционный этап между обычным хищничеством и полноценным симбиозом.
Telegram 
Дзен 
VK Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии