Исследователи раскрыли необычную адаптацию архей Haloarcula marismortui, обитающих в экстремально соленых водах Мертвого моря. Оказалось, что их орган движения — археллум, выполняющий функцию своеобразного пропеллера, — снабжен дополнительной белковой оболочкой, которая повышает его жесткость и помогает эффективно передвигаться в вязкой среде.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
С помощью криоэлектронной микроскопии ученые обнаружили сразу два типа археллумов, построенных из разных белков — ArlA2 и ArlB. Оба варианта имеют внешнюю оболочку, однако ее архитектура существенно различается. Особенно выделился вариант на основе белка ArlB: его внешние домены разворачиваются на 180 градусов и образуют устойчивые димеры, что делает структуру значительно более жесткой.
Два режима для разных условий
Анализ показал, что археллум ArlB обладает более выраженной отрицательно заряженной поверхностью. По мнению авторов работы, это помогает микроорганизму лучше адаптироваться к среде с особенно высокой концентрацией соли. В то же время археллум ArlA2 остается более гибким и, вероятно, эффективнее работает в менее экстремальных условиях.
Ранее уже было известно, что белки ArlA2 и ArlB играют роль так называемых экопаралогов — схожих молекул, которые позволяют одному и тому же организму приспосабливаться к разным параметрам окружающей среды. Новое исследование впервые показало структурные механизмы такой адаптации.
Особый интерес ученых вызвал тот факт, что подобная наружная оболочка никогда ранее не наблюдалась у архей. Это может быть примером конвергентной эволюции — ситуации, когда разные группы организмов независимо приходят к схожим инженерным решениям.
О жителях Мертвого моря
Археи не относятся ни к бактериям, ни к эукариотам и образуют отдельный домен жизни. Многие из них способны существовать в условиях, смертельных для большинства организмов.
Археллум внешне напоминает бактериальный жгутик, однако по происхождению и механизму сборки ближе к так называемым пили — нитевидным структурам на поверхности клеток.
В 2016 году ученые впервые напрямую наблюдали вращение археллума у солелюбивых архей и показали, что он работает как настоящий молекулярный мотор.
Вода Мертвого моря содержит соли примерно в десять раз больше, чем средняя морская вода, что резко повышает ее плотность и вязкость. Именно поэтому микроорганизмам приходится искать специальные способы передвижения.
Источник: hi-tech.mail.ru