05.11.2016
Редакция Naked Science

Изменчивость бактерий в космосе объяснили гиперэкспрессией генов

Американские ученые показали, как меняется трансмембранная передача внеклеточных сигналов у бактерий в условиях микрогравитации. Результаты работы опубликованы в журнале PLoS ONE.

journal
©Wikipedia

Понимание того, как меняется поведение земных бактерий в условиях микрогравитации, важно для защиты космонавтов в длительных полетах. Например, известно, что в космосе бактерии могут производить больше вторичных метаболитов (витаминов и алкалоидов), становиться более вирулентными и устойчивыми к антибиотикам. По одной из версий, это связано с внеклеточной средой: уменьшение силы тяжести ограничивает способы переноса питательных веществ через мембрану. Но молекулярные механизмы таких нарушений остаются неясными.

 

Исследователи из Колорадского университета в Боулдере проверили теорию трансмембранной передачи на бактериях кишечной палочки (Escherichia coli). Для анализа использовались три группы бактерий, которые помещались в раствор с различным содержанием гентамицин сульфата (антибиотик) — 25, 50 и 75 микрограмм на миллилитр — на Земле и на борту Международной космической станции (МКС). После этого авторы сравнивали экспрессию генов (всего 4313 единиц) микроорганизмов в условиях нормальной и микрогравитации.

 

Модель изменения внутриклеточной среды в условиях микрогравитации. / © Luis Zea, PLoS ONE, 2016

 

Результаты показали, что некоторые гены у E. coli после помещения в раствор на МКС оказались гиперэкспрессированы минимум в десять раз. Более половины этих генов принадлежат двум семействам: thiEFGHS (в 2,2–32,4 раза) и hdeABD (в 2,6–29 раз). Гиперэкспрессия thiEFGHS указывает на повышенный синтез тиамина, который нужен для нормального углеводного обмена, и голодание клеток. В свою очередь гиперэкспрессия hdeABD связана с нарушением кислотно-щелочного баланса. Так, ген hdeA кодирует белок, который защищает бактерию от высокой кислотности.

 

Кроме того, ученые наблюдали гиперэкспрессию генов malE (до 36,07 раз) и lamB (до 30,5 раза), которые обеспечивают транспорт в клетку мальтозы (дисахарида). При этом в эксперименте источником углевода в растворе была глюкоза. Запуск этих генов может говорить о попытках бактерий при микрогравитации найти альтернативные источники питания. За счет гиперэкспрессии других генов (malK, oppAB, oppCDF, Dps, glnG) E. coli, вероятно, пытались ускорить получение энергии, компенсировать дефицит глюкозы и азота и защитить ДНК от повреждений.

 

Гены, которые гиперэкспрессировались на МКС. / © Luis Zea, PLoS ONE, 2016

 

Поскольку гиперэкспрессированными оказались также ряд генов (gadE), связанных с уровнем pH, исследователи попытались выяснить источник их гиперэкспрессии. Дело в том, что pH маркирует только кислотно-щелочной баланс раствора, но не всей окружающей среды. Однако показатель pH в растворах, которые использовались на Земле и на борту МКС, был идентичен. Это позволило предположить, что на бактерии влияла именно высокая кислотность в условиях микрогравитации.

 

«Микрогравитационная среда МКС используется во многих исследованиях, например связанных с разработкой вакцин. Она помогает искать новые мишени в антибиотикорезистентных патогенах, а также испытывать вещества, которые предназначены для борьбы с остеопорозом и раком. Понимание того, как внеклеточные биофизические процессы влияют на передачу сигналов у бактерий, важно не только для космонавтики, но и других областей», — сообщил соавтор работы Луис Зеа (Luis Zea).

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 14:13
Алиса Гаджиева

Мужчину и женщину похоронили 2500 лет назад и снабдили средством для разговора с Осирисом, необходимыми внутренними органами и большим числом слуг.

Вчера, 15:32
Ольга Иванова

Это касается не только жизни на Земле, но и, как предполагают исследователи из Франции и Великобритании, на других планетах.

2 часа назад
Ольга Иванова

Ученые разработали анкету, которая поможет определить степень психопатии у домашних кошек. Тест можно пройти онлайн.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

5 декабря
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: