При большом снижении температуры наружная мембрана бактерии может затвердеть, потеряв присущую ей в нормальных условиях гибкость. Это может оказаться смертельным для бактерии, т.к. мешает регулированию внутреннего давления. Чтобы этого не происходило, некоторые бактерии научились несколько менять химические свойства своей мембраны при наступлении холодов, делая ее более гибкой.

Ключевой белок, работающий на сохранение гибкости мембраны, был идентифицирован несколько лет назад, а вот механизм, благодаря которому бактерии «чувствуют» температуру, до сих пор оставался загадкой. Согласно последним исследованиям, для этой цели бактерии используют своего рода линейку.

К такому выводу пришли ученые, исследовавшие механизм термочувствительности у бактерии Bacillus subtilis (сенной палочки). В ходе множества довольно сложных экспериментов был обнаружен белок, который проходит сквозь клеточную мембрану бактерии и действует подобно измерительной линейке, посылая сигнал внутрь клетки при сильном падении температуры.

Все живые клетки обладают способностью отвечать на внешние стимулы, но в большинстве случаев, о которых нам известно, распознавание сигнала – событие, которое запускает ответную реакцию – происходит, когда трансмембранный белок связывается с некоторым химическим веществом вне клетки", – говорит один из соавторов исследования Ариэль Фернандес (Ariel Fernandez). В случае же температуры рецептору необходимо реагировать непосредственно на физическое состояние среды.

Способность бактерий реагировать на падение температуры обеспечивает белок, названный DesK. На его конце, находящемся вне клетки, расположен чувствительный участок. Пока этот участок находится в контакте с водой, рецептор находится в неактивном состоянии. Когда температура падает, клеточная мембрана становится более жесткой и также – более толстой. По мере своего утолщения, мембрана «поглощает» чувствительный конец белка, прерывая его контакт с молекулами воды вне клетки. Это, в свою очередь, переводит белок DesK в активное состояние, что запускает сигнальный каскад, приводящий в итоге к производству белков, защищающих бактерию от воздействия холода.

Для экспериментальной проверки гипотезы исследователи сконструировали несколько версий белка DesK различной длины. Внедряя их в мембрану клетки, они наблюдали, как сигнальный механизм работал в зависимости от того, находилось ли чувствительное окончание белка в контакте с молекулами воды вне клеточной мембраны.

По материалам: