Секрет выживания в экстремальном тепле

Биофизики из Института математических проблем биологии РАН совместно с британскими партнерами проникли в секрет жизнеспособности микроорганизмов, процветающих в раскаленной воде рядом с глубоководными гидротермальными источниками "черные курильщики". Результаты революционного исследования опубликованы в престижном журнале Extremophiles.
Глубоководные археи Ашадзе-1
Эти удивительные микробы обитают на огромных глубинах Среднеатлантического хребта в районе гидротермального поля Ашадзе-1 и являются одними из самых стойких обитателей планеты. Ученые сосредоточились на уникальных белках, которые обеспечивают их процветание в экстремальных условиях, близких к точке кипения.
Экстремофилы — образ жизни и будущее науки
Мир микробов-экстремофилов, устойчивых к запредельным температурам, кислотности и отсутствию ресурсов, служит важнейшей моделью для космической биологии. Десятилетия исследований многих видов помогут ответить на вопрос: возможно ли существование жизни в экстремальных условиях Марса и далеких экзопланет внутри «обитаемой зоны».
Превосходящие границы: Sulfolobus islandicus и Geoglobus acetivorans
Такие микробы, как Sulfolobus islandicus, чувствуют себя превосходно в кипящих, кислотных гейзерах. Выходящий белок Geoglobus acetivorans, обнаруженный у "курильщиков", комфортно существует при нагреве до 88°C! Очевидным стал вопрос: как же их белки умудряются сохранять функциональность и структуру, не "свариваясь" в такой обжигающей среде?
Революция в понимании ферментативной активности
Ученым удалось совершить прорыв, исследуя термоустойчивые ферменты, отвечающие за производство изопреноидов — незаменимых строительных блоков для мембран, сигнальных молекул и материалов вроде резины и ароматических соединений.
Получение кристаллов для изучения потребовало гениального подхода: гены из сверхстойких архей были перенесены в обычную кишечную палочку, ферменты затем искусственно выращены и изучены с применением мощного синхротронного излучения.
Эффективные и адаптивные ферменты будущего
Оказалось, что такие уникальные белки демонстрируют пиковую активность и феноменальную стабильность при нагреве выше 60°C. Захватывающей новостью стала их редкая способность "переключаться", синтезируя углеводороды с разным числом атомов. Глубокая структурная уникальность этих белков по сравнению с их "обычными" аналогами открывает дорогу инновационным разработкам: созданию многофункциональных катализаторов и революционных методик в промышленном синтезе и лабораторных исследованиях. Впереди — яркие перспективы прикладной биотехнологии!
Иллюстрация: Черный курильщик в гидротермальном источнике срединно-океанического хребта © Фото: P. Rona OAR/National Undersea Research Program (NURP); NOAA
Источник: scientificrussia.ru






