Российские микробиологи обнаружили «темную сторону» клубеньковых бактерий

Исследователи из Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) определили, какие амилоидные полипептиды могут в больших количествах образовывать клубеньковые (порядок Rhizobiales) и родственные им бактерии. Число таких полипептидов, способных нанести вред другим организмам, оказалось значительным. При этом большая их часть находится на внешней мембране клубеньковых бактерий. Научная статья опубликована в журнале Evolutionary Bioinformatics. Ученые проанализировали протеомы (совокупности белков, производимых организмом) 87 видов и штаммов бактерий порядка Rhizobiales (порядок у бактерий, растений и грибов — аналог отряда у животных). В белках, входящих в состав каждого протеома, они искали последовательности аминокислот, способные слипаться с аналогичными по составу участками других белков и таким образом формировать амилоидные фибриллы — нерастворимые нити. Как правило, такие участки богаты аминокислотами глутамином и аспарагином. Выяснилось, что клетки исследованных штаммов содержат последовательности аминокислот, способные образовывать амилоидные структуры, в белках, участвующих в заражении других организмов, и в белках, выполняющих транспортные функции и участвующих в движении клетки. Также авторы работы выявили, в каких частях клеток бактерий больше всего потенциал образования амилоидных фибрилл. Оказалось, что амилоиды в первую очередь присутствуют во внешней мембране (у Rhizobiales их несколько), при этом большие участки их молекул «свисают» наружу клеток. Также амилоидные белки можно встретить рядом со жгутиками — структурами, обеспечивающими движение. Амилоидные структуры играют большую роль в жизнедеятельности самых разных организмов. Одна из самых известных — бета-амилоид, скопления которого, согласно одной из популярных теорий, вызывают болезнь Альцгеймера. Поэтому важно изучить, какие именно амилоидные фибриллы могут образовывать организмы, с которыми человек часто контактирует. Клубеньковые бактерии — это микроорганизмы, обитающие в специальных расширениях корней (клубеньках) у растений семейства бобовых. Они могут поглощать азот из воздуха и фиксировать его — переводить в соединения, доступные для усвоения растений и животных. Газ азот, находящийся в атмосфере, практически не вступает в химические реакции и поэтому большинством живых существ не используется. Клубеньковые бактерии отдают часть фиксированного ими азота бобовым, а сами получают от них некоторые нужные вещества. Они считаются весьма полезными для сельского хозяйства. Однако, как можно видеть из результатов описанного исследования, они также представляют собой потенциальный источник патогенных молекул — амилоидных белков. С другой стороны, вполне вероятно, что многие последовательности аминокислот, способные образовать амилоидные фибриллы, помогают бактериям Rhizobiales формировать полезные, симбиотические связи с растениями. Дело в том, что для симбиоза, как и для паразитизма, необходимо тесное взаимодействие клеток бактерий с клетками хозяев. Учитывая, что амилоиды расположены чаще всего с внешней стороны наружной мембраны Rhizobiales, они вполне могут обеспечивать такие взаимодействия.