Ученые выяснили механизм восприятия бактериями железа

Азотфиксирующие бактерии под растровым электронным микроскопом

Steve Gschmeissner/Pixels

Исследователи из Университета Восточной Англии обнаружили, как азотфиксирующие бактерии чувствуют железо — необходимый, но смертельно опасный для них микроэлемент. Статья ученых опубликована в журнале eLife.

Некоторые бактерии естественным образом фиксируют азот из почвы и переводят его в форму, которую могут использовать растения. В природе большинство растений получают азот либо из почвенных бактерий, либо из растений и микробов, которые умирают и отдают свой азот в почву. В сельском хозяйстве почва обогащается синтетическими азотными удобрениями.

Практически все формы жизни требуют поступления в них железа для выживания, но слишком большое количество этого металла может быть катастрофическим. В здоровых клетках многие системы регулируют этот тонкий баланс. В большинстве азотфиксирующих бактерий эту функцию выполняет белок RirA. Он «чувствует» высокие уровни металла и помогает остановить производство белков, которые повышают поступление железа. RirA содержит кластер из четырех атомов железа и четырех атомов серы, который действует как датчик наличия железа. Но до сих пор было неясно, как именно эта кластерная структура обнаруживает уровни железа в клетке.

В своей новой работе ученым удалось прояснить этот механизм. Они использовали метод масс-спектрометрии с временным разрешением для изучения ответной реакции железосернистого кластера RirA на различные уровни железа. В результате в кластере был обнаружен «свободный» атом железа. Когда уровень этого элемента падает, атом быстро становится связанным для использования в других клеточных процессах. Без него кластер RirA разрушается и белок становится неактивным, что побуждает клетку производить протеины, которые позволяют принимать железо из своего окружения. Как только уровень железа снова становится достаточным, RirA восстанавливает свой кластер и снова становится активным.

«В этом исследовании в невероятных деталях показано, как чувствительный к железу кластер RirA реагирует на низкое содержание железа, и впервые устанавливается, как он может быть использован для восприятия этого микроэлемента», — отмечает профессор Университета Восточной Англии Ник Ле Брюн.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.