Badania

13 Stycznia

dr hab. Agata Starosta, źródło: IBB PAN

W jaki sposób maszyneria białkowa zmienia swoje położenie?

Sposób, w jaki rybosomy zmieniają swoje położenie podczas procesu sporulacji u bakterii Bacillus subtilis, opisali naukowcy z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN i Uniwersytetu Wrocławskiego. Ich odkrycie może odegrać kluczową rolę w poszukiwaniu nowych celów antybiotykowych u bakterii sporulujących.

Sporulacja to proces wytwarzania spor, czyli przetrwalników, a więc form spoczynkowych wykazujących odporność na stres środowiskowy i umożliwiających organizmom przetrwanie niekorzystnych dla nich warunków. Występuje u bakterii, pierwotniaków, glonów, grzybów i roślin w sytuacji, gdy znajdą się w niekorzystnych dla ich życia warunkach środowiskowych (promieniowanie, ekstremalne ciepło lub zimno itp.).

Naukowcy z Pracowni Translatomiki Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN oraz Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Wrocławskiego odkryli i po raz pierwszy w literaturze opisali, w jaki sposób podczas tworzenia spory u bakterii laseczki siennej Bacillus subtilis zmienia się położenie rybosomów, czyli maszynerii produkującej białka.

Podczas sporulacji w B. subtilis występuje szereg zmian morfologicznych, z których dotychczas najszerzej opisane były utworzenie asymetrycznej przegrody oraz translokacja chromosomu do nowo powstałej endospory. W naszych badaniach pokazaliśmy, że również maszyneria translacyjna, a w szczególności rybosomy, wykazują dynamiczne i zsynchronizowane zmiany w lokalizacji podczas sporulacji – tłumaczy dr hab. Agata Starosta z IBB PAN.

Dowodzony przez nią zespół pokazał również, jakie niezbędne zmiany muszą zajść w budowie komórki, aby powstała dojrzała spora. W komórkach B. subtilis proces translacji (a więc tłumaczenie kodu genetycznego na białka) podczas tworzenia spory i maszyneria translacyjna są czasowo i przestrzennie zorganizowane. Za centrum kontroli rozwoju komórki uznać można asymetryczną przegrodę. A powstająca endospora „dziedziczy” rybosomy od komórki-matki.

Odkryto, że rybosomy – maszyneria niezbędna do syntezy białek – są transportowane w sposób zorganizowany z komórki matki do spory w ściśle określonym momencie. Proces ten jest konieczny, aby w sprzyjających warunkach spory mogły przekształcić się w aktywne komórki zdolne do wzrostu i podziału. Bez rybosomów odziedziczonych w czasie sporulacji spory nie są w stanie przejść w aktywną formę.

Blokując swoiście proces przemieszczania rybosomów do spory uniemożliwimy powstanie dojrzałych form przetrwalnych, a tym samym wykluczymy możliwość przetrwania tych bakterii w niekorzystnych warunkach, co ma szczególne znaczenie w przypadku bakterii chorobotwórczych – tłumaczy prof. Jolanta Zakrzewska-Czerwińska z UWr. – Dlatego odkrycie to może w przyszłości znaleźć zastosowanie w opracowywaniu nowych strategii zwalczania bakterii zdolnych do tworzenia przetrwalników, takich jak blisko spokrewniony z B. subtilis chorobotwórczy gatunek Bacillus anthracis.

Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications.

MK, źródło: IBB, UWr