Сигнальные молекулы Инь и Янь: они контролируют рост и поведение бактерий

Сигнальные молекулы Инь и Янь контролируют бактерии

Ученые считают бактерии материалом для экспериментов по выживанию. Они быстро реагируют на изменения окружающей среды и адаптируются под них. Среди всего прочего их адаптивная реакция основана на двух конкурирующих сигнальных молекулах. Ученые Базельского Университета называли их Инь и Янь, поскольку их метаболический контроль определяет образ жизни бактериальных образований.

Своей необычайной способностью к быстрой адаптации бактерии обязаны этим двум молекулам. Профессоры Урс Дженал и Тилман Ширмер обнаружили, что бактерии используют две химически связанные сигнальные молекулы, чтобы адаптировать свой образ жизни.


Они исследовали антагонистическую природу двух сигнальных молекул ppGpp и c-di-GMP в клетке. Оказалось, что бактерия может выполнять две разные функции. Она способна находиться в свободной плавающей форме, не делясь, но будучи в репродуктивном состоянии. В концентрации двух сигнальных молекул отражаются и образ жизни, и условия, в которых находятся бактерии.

Это выявляет белок, который связывает Инь и Янь и действует как молекулярный переключатель, держа под контролем рост, образ жизни и метаболизм бактерий. Обе молекулы постоянно конкурируют за связывание с этим переключателем.

Когда уровень ppGpp высок, белок активен и в этом состоянии идет потребление глюкозы. А образующиеся вредные кислородные радикалы эффективно нейтрализуются. Это обеспечивает приспосабливаемость реакций метаболизма к высокой потребности клеток, предотвращая их повреждение.


Молекулярный переключатель позволил выявить и еще одну особенность. Она связана с двумя большими регулирующими белковыми сетями, которые, как считалось ранее, действуют независимо друг от друга.

На самом деле скрытый механизм Инь и Янь может играть важную роль в патогенах, являясь ключевым моментом в устойчивости бактерий к различным факторам, прежде всего к антибиотикам.

Ссылка: Виктория Шип и др., Взаимный контроль роста путем конкурентного связывания вторичных мессенджеров нуклеотидов с метаболическим переключателем у Caulobacter crescentus, Nature Microbiology (2020). DOI: 10.1038 / s41564-020-00809-4