ГЛАВНАЯ » 2013 » Ноябрь » 28 » Биологи рассказали о «бутылочном горлышке» размножения бактерий
17:51
Биологи рассказали о «бутылочном горлышке» размножения бактерий
Европейские
биохимики установили, что максимальная скорость синтеза белка и,
соответственно, скорость деления бактерий, ограничены скоростью поставки
строительных материалов к рибосоме сквозь плотную среду клетки.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy
of Sciences, а его краткое содержание приводит Общество Макса Планка.В
ходе исследования ученые составили математическую модель роста кишечной
палочки Escherichia coli. Модель была построена на базе существующих
экспериментальных данных и сводила воедино информацию о влиянии на
скорость трансляции концентрации различных молекул, которые участвуют в
синтезе.
По
словам ученых, ключевым фактором, который ограничивает скорость
трансляции, оказался так называемый тройственный комплекс, состоящий из
остатка аминокислоты (связанного с тРНК), молекулы ГТФ и фактора
элонгации EF-Tu. Последний служит для «подталкивания» остатка
аминокислоты в нужное место на рибосоме.Оказалось,
что максимальная скорость синтеза белков, которая может быть достигнута
бактерией, определяется тем, как быстро новые тройственные комплексы
могут протиснутся к рибосоме сквозь другие молекулы. Кроме того, ученые
выяснили, что с какой бы скоростью ни шел синтез, бактерии ведут себя
почти идеально экономно: они тратят на инвестиции в будущий рост (то
есть на синтез рибосомных белков) ровно столько усилий, сколько
требуется для поддержания достигнутой скорости. Тот факт, что у бактерий
максимальная скорость деления клетки определяется именно синтезом
белка, а не, скажем, репликацией ДНК, был установлен ранее другими
исследователями.
В
реальных условиях максимальная скорость роста бактериям требуется
довольно редко. Тем не менее, с эволюционной точки зрения она очень
выгодна: та бактерия, которая первой использовала все внезапно
полученные ресурсы, оставляет наиболее обширное потомство. За время
эволюции такой отбор привел к тому, что многие бактерии в оптимальных
условиях способны делиться каждые 20 минут — в десятки раз быстрее, чем
клетки многоклеточных.