Изменчивость бактерий в космосе объяснили гиперэкспрессией генов — Naked Science
6 минут
Редакция

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.
Позавчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Сегодня, 11:44
6 минут
Денис Гордеев

Соседняя планета, скорее всего, была покрыта толстым слоем льда, что в корне противоречит принятым ныне концепциям.

Позавчера, 14:19
6 минут
Мария Кривоченко

Это крупнейшее исследование ДНК людей, живущих в Северной и Южной Америке. Оно показывает, откуда в США появились рабы, и раскрывает детали жестокого обращения с ними.

Позавчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: