Российские ученые открыли новый способ утилизации лактозы кишечной палочкой — Naked Science
Сколтех

Российские ученые открыли новый способ утилизации лактозы кишечной палочкой

Группа ученых под руководством профессора Сколтеха Михаила Гельфанда открыла неизвестный ранее способ переработки лактозы бактерией кишечной палочки, обитающей в кишечнике человека и других млекопитающих.

Кишечная палочка
Кишечная палочка / ©zdravbud.net

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Бактерии – удивительные организмы, способные жить и развиваться в самых разных экологических нишах. Зачастую им приходится приспосабливать свой метаболизм к тем источникам питания, которые оказались доступны именно здесь и сейчас.

Если обычная кишечная палочка Escherichia coli, традиционно живущая в организме млекопитающих, окажется вне привычного места обитания, она может начать питаться жирными кислотами или сероуглеродами, которых в нашем организме нет. А если она попадет в привычную среду, она снова переключит свой метаболизм и начнет питаться тем, чем удобнее.

Наиболее распространенной пищей для кишечной палочки служит глюкоза, которая в большом количестве поступает в организм из пищи при разложении более сложных углеводов. Кроме того, удобным источником питания является лактоза, содержащаяся в молочных продуктах. В 1950-х годах французские ученые Франсуа Жакоб и Жак Моно задались вопросом: как бактериям удается быстро перерабатывать такие большие количества лактозы и как они выключают синтез всех ферментов ее утилизации, когда лактоза заканчивается? Ведь тратить ресурсы «вхолостую» никогда и никому невыгодно.

Выяснилось, что гены зачастую расположены на бактериальной хромосоме не в случайном порядке. Гены лежат в специальных структурах – оперонах, такая организация помогает легко регулировать их работу и выключать ненужные гены при необходимости, переключаясь с переработки глюкозы на переработку лактозы.

С тех пор считалось, что у кишечной палочки есть только один путь утилизации лактозы, и если его выключить, на одной лактозе бактерия просто не выживет.

Три года назад ученые из Сколтеха и Института проблем передачи информации РАН вместе со школьниками на летней «Школе теоретической и молекулярной биологии» обнаружили сходство между группой генов энтеробактерий (к которым как раз относится кишечная палочка), отвечающей за переработку сероуглеродов и комбинацией генов у других бактерий – бацилл. Похожие гены у бацилл были заняты вовсе не сероуглеродами, а переработкой лактозы.

И действительно: уже в экспериментальной работе совместно с коллегами из Института биофизики клетки РАН было напрямую показано участие генов, обеспечивающих метаболизм сероуглеродов в переработке лактозы. Гены работали, когда в среде присутствовала лактоза, и выключались при ее отсутствии. Более того, даже если выключить классический путь переработки лактозы, бактерии могли расти и размножаться на лактозе за счет нового пути.

«Полученные результаты говорят о возможной мультифункциональности ферментов, ранее считавшихся очень узкоспециализированными, и поднимают целый ряд дополнительных вопросов об их биохимических характеристиках, специфичности и сродстве со всеми возможнымм субстратамм», – считают исследователи.

«Эта история показывает силу интеграции биоинформатических и экспериментальных методов при решении типичных молекулярно-биологических задач», – говорит профессор Михаил Гельфанд.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

8 часов назад
Мария Азарова

Проект назвали в честь Галилео Галилея — итальянского ученого эпохи Возрождения, который задействовал разработанный им телескоп для наблюдения за астрономическими объектами, такими как луны Юпитера, кратеры спутника Земли и кольца Сатурна. Пока программа получила финансирование в 1,75 миллиона долларов, но возглавляющий ее профессор Ави Леб надеется на большее.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: