Объяснено, как бактерия туберкулеза импортирует витамин В12, необходимый ей для размножения
Сотрудники лаборатории структурной электронной микроскопии биологических систем МФТИ совместно с коллегами из Нидерландов, США и Швеции получили структуру белка, ответственного за импорт витамина B12 в клетку возбудителя туберкулеза человека.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature. Витамин В12 (кобаламин) жизненно необходим патогенной бактерии для пролиферации, разрастания путем размножения клеток. Возбудитель туберкулеза человека Mycobacterium tuberculosis в принципе может синтезировать данный витамин, однако это процесс очень энергозатратный, поэтому он предпочитает импорт В12 из своего окружения. Существует прямая связь между поглощением витамина клетками бактерии и развитием болезни.
Однако в геноме патогена не было найдено ни одного известного переносчика В12, но были обнаружены гены, кодирующие три кобаламин-зависимых фермента. В качестве кандидата на роль переносчика был предложен белок Rv1819c, однако по анализу аминокислотной последовательности был сделан вывод, что данный белок скорее всего сворачивается в структуру экспортера, а не импортера. Чтобы разрешить данное противоречие, биофизики исследовали структуру белка Rv1819c с помощью метода криоэлектронной микроскопии.
Результаты работы подтвердили, что этот белок действительно способен импортировать витамин В12. Ученые использовали в эксперименте специальную линию клеток бактерии Escherichia coli, лишенных каких-либо транспортеров витамина B12. Бактерии находились в питательной среде с присутствием витамина В12. При экспрессии в них белка Rv1819c из микобактерии туберкулеза клетки были абсолютно жизнеспособными, в то время как в отсутствие Rv1819c рост клеток не наблюдался. Мутация в АТФазном домене подтвердила, что транспорт витамина В12 АТФ-зависим.
Более того, ученые показали, что данный белок также может транспортировать пептид-блеомицин, распространенное лекарство для лечения раковых заболеваний, но не может транспортировать биотин, вероятно, из-за отрицательно заряженных групп на биотине. Это свидетельствует о том, что хотя Rv1819c не очень избирателен, тем не менее он предпочитает полярные и положительно-заряженные субстраты.
После получения структуры белка ученые обнаружили невероятно большую полость в его мембранной части объемом около 7,7 кубических нанометров. В нее может поместиться до 6–7 молекул витамина В12. Внутри полость выстлана отрицательно заряженными и полярными аминокислотами, что делает ее привлекательной для гидрофильных молекул, которым энергетически выгодно находиться внутри нее. Белок состоит из двух камер, одна из которых имеет больший размер и выступает во внешнюю среду, а вторая — внутрь клетки.
Между двумя камерами полость сужается, ее стенки опоясывает петля из 17 аминокислот. Большая полость закрыта от внеклеточной среды крышкой, которая, возможно, самопроизвольно открывается на короткое время для захвата веществ из окружающей клетку среды. Внутриклеточная часть закрыта затвором из двух створок, которые коммуницируют с сайтами связывания АТФ — места, в которых белок получает энергию из-за расщепления АТФ. Для их открытия требуется расщепить две молекулы.
«Наша работа помогает продвинуться в понимании развития туберкулеза, ведь теперь мы знаем, как этот патоген импортирует жизненно необходимый витамин В12. Важным моментом является то, что в нас с вами механизм импорта данного витамина абсолютно другой, следовательно белок Rv1819c является отличной мишенью для разработки новых противотуберкулезных препаратов.
Более того, такая необычная функция импорта для белка, который по идее должен быть экспортером, объясняет возможный механизм доставки антибиотиков в клетки патогенов. Те же аминогликозиды (класс антибиотиков) положительно заряжены, соответственно, они не могут просто так пересечь мембрану, окружающую каждую клетку.
Раньше мы просто говорили, что эти антибиотики как-то попадали в клетку, теперь же мы можем сказать, что белок Rv1819c и его гомологи вполне могут выполнять такую функцию. В прошлом году благодаря поддержке руководства МФТИ и Программе 5-100 мы открыли лабораторию электронной микроскопии на Физтехе, и нашей задачей является решение вот именно таких, не побоюсь этого слова, глобальных научных проблем», — дополняет Альберт Гуськов, профессор, заведующий лабораторией структурной электронной микроскопии биологических систем МФТИ.
В работе принимали участие ученые из Университета Гронингена (Нидерланды), Национальной ускорительной лаборатории СЛАК, Стэнфордского университета (США), и Университета Стокгольма (Швеция).
Telegram 
Дзен 
VK Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
Ученые Московского физико-технического института разработали бенчмарк — эталон для компьютерных программ — и с его помощью сравнили больше десяти популярных нейросетей и классических алгоритмов распознавания жестов незнакомого человека по сигналам электромиографии. Разработка даст возможность лучше понимать «голос тела», чтобы дистанционно управлять техникой, теледроидами, дополненной и виртуальной реальностью.
В 2020-х годах шакалы достигли Архангельской области, а еще раньше колонизировали другие регионы Северной Европы. Авторы новой работы проанализировали перспективы и пришли к выводу о неизбежности многократного расширения их европейского ареала в этом веке. Причем ключевую роль в этом играет человек и его действия.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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