Археи модифицируют рибосомальную РНК, чтобы выживать в условиях экстремальной жары

от

Гипертермофильные археи — настоящие эксперты по выживанию. Они процветают в кипящих горячих источниках и глубоководных гидротермальных выходах — средах, смертельных для почти всех других форм жизни.

Исследователи из Немецкого центра архей и Центра биохимии Университета Регенсбурга в составе международной исследовательской группы обнаружили ещё один ключ к их необычной устойчивости: эти микроорганизмы могут специфически адаптировать свои фабрики белков — рибосомы — к экстремальным температурам.

Исследование, [опубликованное](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867425010827) в журнале Cell, показывает, что они делают это путём модификации рибосомальной РНК — центрального строительного блока рибосом, тем самым поддерживая стабильность производства белков в экстремальных условиях.

Новая технология

Эта работа основана на исследованиях израильской научной группы под руководством Шраги Шварца, которые разработали новую технологию, известную как Pan-Mod-seq. Эта технология впервые позволяет систематически и одновременно обнаруживать изменения РНК в самых разных типах клеток — от простых бактерий до архей, дрожжевых клеток и клеток человека.

Доктор Феликс Грюнбергер объясняет: «В более ранних работах мы уже могли отслеживать, когда и где одна известная модификация РНК включается в рибосомальную РНК. С помощью Pan-Mod-seq исследователи теперь могут одновременно идентифицировать большое количество модификаций РНК при высокой пропускной способности, что было невообразимо до недавнего времени».

Уникальные условия для исследования

Новая технология оказалась особенно эффективной благодаря опыту Регенсбурга в области биологии РНК, уникальной коллекции штаммов и специализированным знаниям в области культивирования экстремофильных архей. Для этого исследования использовались рекордсмены среди гипертермофильных архей, которые оптимально растут при температуре до 113 °C.

Результат: у бактерий, стандартных архей и высших организмов, таких как клетки человека, эти модификации остаются в основном неизменными. Однако чрезвычайно теплолюбивые археи выполняют молекулярную прецизионную работу: с одной стороны, плотность модификаций исключительно высока, а с другой — около половины модификаций адаптируются динамически — они активно добавляются или удаляются в зависимости от температуры.

Изображения, полученные с помощью криоэлектронной микроскопии, впечатляюще показывают, как эти химические изменения стабилизируют рибосомы, формируя дополнительные стабилизирующие контакты в сети белок-РНК.

Доктор Роберт Райхельт сообщает: «Мы смогли доказать, что без этих молекулярных адаптаций гипертермофильные археи больше не могут расти в своей экстремальной среде».

Профессор доктор Дина Громанн, заведующая кафедрой микробиологии и директор Немецкого археанского центра, комментирует: «Это новаторское открытие стало возможным только благодаря тесному сотрудничеству международной и междисциплинарной команды из Израиля, США, Японии, Франции и Германии, которая собрала все кусочки головоломки воедино».

Понимание того, как экстремальные микробы «подгоняют» свою РНК, может предоставить ценную информацию для целенаправленного проектирования стабильных молекул РНК в биомедицинских приложениях.

Результаты важны не только для микробиологии. Модификации РНК также играют центральную роль в современной медицине — например, в мРНК-вакцинах. Здесь к РНК специально добавляются химические модификации, чтобы повысить стабильность вакцины и избежать нежелательных иммунных реакций.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте