Ñëó÷àéíàÿ íîâîñòü èç Àðõèâà Ïåðåñàäêà áèîëîãè÷åñêèõ ÷àñîâ
25.06.2015
Êèøå÷íàÿ ïàëî÷êà - îäíà èç òåõ îðãàíèçìîâ, êîòîðûå îáõîäÿòñÿ áåç âíóòðåííåãî ñóòî÷íîãî ðèòìà, ïîä÷èíÿþùåãîñÿ ñìåíå äíÿ è íî÷è. Çàòî òàêèå ÷àñû åñòü ó öèàíîáàêòåðèé, ÷òî íåóäèâèòåëüíî: îíè çàíèìàþòñÿ ôîòîñèíòåçîì, à åñëè òû çàíèìàåøüñÿ ôîòîñèíòåçîì, òî, õî÷åøü íå õî÷åøü, çà ñîëíöåì ñëåäèòü áóäåøü. Ñîáñòâåííî, êðîìå öèàíîáàêòåðèé, íèêàêèå äðóãèå áàêòåðèè ñóòî÷íûìè ðèòìàìè íå îáçàâåëèñü. (Ïîä÷åðêíåì, ÷òî ðå÷ü èäåò èìåííî î öèðêàäíûõ, ñóòî÷íûõ ÷àñàõ, à íå âîîáùå î áèîëîãè÷åñêèõ ðèòìàõ.)
Ïàìåëå Ñèëüâåð (Pamela A. Silver) è åå êîëëåãàì èç Èíñòèòóòà Óàéñà ïðè Ãàðâàðäñêîì óíèâåðñèòåòå ïðèøëà â ãîëîâó ìûñëü ïåðåñàäèòü áèîëîãè÷åñêèå ÷àñû èç îäíîé áàêòåðèè â äðóãóþ - òî åñòü, êàê ìîæíî äîãàäàòüñÿ, èç öèàíîáàêòåðèè â êèøå÷íóþ ïàëî÷êó. Êàê èçâåñòíî, ó öèàíîáàêòåðèé ìîëåêóëÿðíîé "ïðóæèíîé" ñóòî÷íîãî ðèòìà ñëóæàò òðè áåëêà ïîä íàçâàíèåì KaiA, KaiB, è KaiC: â òå÷åíèå äíÿ KaiA ôîñôîðèëèðóåò KaiC, à íî÷üþ KaiB âûïîëíÿþò îáðàòíóþ ðåàêöèþ, òî åñòü ñíèìàåò ñ KaiC îñòàòêè ôîñôîðíîé êèñëîòû. Ñàì KaiC ìîæåò âëèÿòü íà àêòèâíîñòü äðóãèõ ãåíîâ (â òîì ÷èñëå è ñâîåãî ñîáñòâåííîãî), ñòèìóëèðóÿ òðàíñêðèïöèþ, òî åñòü ñèíòåç ÐÍÊ íà íèõ, íî äåëàòü îí ýòî ìîæåò â çàâèñèìîñòè îò òîãî, â êàêîì îí âèäå íàõîäèòñÿ, â äíåâíîì ôîñôîðèëèðîâàííîì èëè â íî÷íîì íåôîñôîðèëèðîâàííîì.
Ñèñòåìà, êàê âèäèì, äîâîëüíî ïðîñòàÿ, íóæíî áûëî ëèøü ïåðåñàäèòü òðè ãåíà îò öèàíîáàêòåðèè Synechococcus elongatus êèøå÷íîé ïàëî÷êå Escherichia coli. Ôîñôîðèëèðîâàííûé KaiC âçàèìîäåéñòâóåò ñ äðóãèì áåëêîì, SasA, è èññëåäîâàòåëè âíåñëè â ãåíîì êèøå÷íîé ïàëî÷êè åùå è ãåí ñâåòÿùåãîñÿ áåëêà, êîòîðûé âêëþ÷àëñÿ êîìïëåêñîì KaiC-SasA. Íàñòóïàë äåíü, KaiC ïîëó÷àë ôîñôàòíóþ ãðóïïó, ñâÿçûâàëñÿ ñ SasA, è îáà îíè âìåñòå àêòèâèðîâàëè ñèíòåç ÐÍÊ íà ãåíå ôëóîðåñöåíòíîãî áåëêà. Íà åãî ÐÍÊ ñèíòåçèðîâàëñÿ ñàì áåëîê, è êëåòêà íà÷èíàëà ñâåòèòüñÿ. Èíûìè ñëîâàìè, êèøå÷íóþ ïàëî÷êó, ó êîòîðîé íèêàêèõ ñóòî÷íûõ ÷àñîâ ñðîäó íå áûëî, ñíàáäèëè öèðêàäíûìè "õîäèêàìè". Ïðàâäà, ñïóñòÿ òðè äíÿ ÷àñû ëîìàëèñü. Ïî ñëîâàì àâòîðîâ, ó ñàìèõ öèàíîáàêòåðèé åñòü äîïîëíèòåëüíûå ìåõàíèçìû, îáåñïå÷èâàþùèå ñèíõðîíèçàöèþ ÿäðà ìîëåêóëÿðíîé "ïðóæèíû" ñî âðåìåíåì ñóòîê, à îáû÷íûõ æå áàêòåðèé òàêîé "ïîïðàâêè õîäà" íåò (õîòÿ íè÷òî íå ìåøàåò è òàêèå ãåíû òîæå ïåðåñàäèòü â êèøå÷íóþ ïàëî÷êó). Ïîëíîñòüþ ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ îïèñàíû â ñòàòüå â Science Advances.
Öåëü ðàáîòû áûëà, ðàçóìååòñÿ, íå òîëüêî â òîì, ÷òîáû ïîëó÷èòü ñâåòÿùóþñÿ ïî ÷àñàì áàêòåðèþ. Òàêèå êëåòêè, êîòîðûå ê òîìó æå óìåëè áû åùå ñèíòåçèðîâàòü ëåêàðñòâà, ìîãëè áû ïîñëóæèòü õîðîøèìè äîçàòîðàìè, îñâîáîæäàÿ íóæíîå âåùåñòâî â íóæíûé ìîìåíò âðåìåíè (ó áîëåçíåé âåäü òîæå åñòü ñâîè öèêëè÷åñêèå ðèòìû).
Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî îæèðåíèå è ñîïóòñòâóþùèå åìó ìåòàáîëè÷åñêèå ðàññòðîéñòâà âîçíèêàþò èç-çà ðàññòðîåííûõ ñóòî÷íûõ ÷àñîâ îðãàíèçìà, êîòîðûå ïåðåñòàþò çàäàâàòü ïðàâèëüíûé ðàñïîðÿäîê äíÿ êèøå÷íûì áàêòåðèÿì - ó êîòîðûõ, íàïîìíèì, ñîáñòâåííûõ ÷àñîâ íåò. È çäåñü, ïîæàëóé, ïîìîãëè áû êàê ðàç òå áàêòåðèè, êîòîðûõ òàêèìè ÷àñàìè ñíàáäèëè â ëàáîðàòîðèè. Íàêîíåö, åñëè ìû ãîâîðèì î ìèêðîîðãàíèçìàõ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ïîëó÷åíèÿ áèîòîïëèâà, òî èõ ìîæíî áû çàñòàâèòü ðàáîòàòü îò ñîëíöà, à ÷òîáû ýòî ïðîèñõîäèëî ñ ìàêñèìàëüíîé ïîëüçîé, îïÿòü æå ïîíàäîáÿòñÿ ñóòî÷íûå ÷àñû.
|