Niemiecko-hiszpańskiemu zespołowi naukowców udało się przedstawić pierwszy, pełny obraz komórki minimalnej, która wywołuje nietypowe zapalenie płuc – Mycoplasma pneumoniae. Wyniki badań, opisane w czasopiśmie Science, stanowią dorobek projektów 3D-REPERTOIRE i PROSPECTS, które uzyskały dofinansowanie ze środków unijnych na kwoty odpowiednio 13 mln EUR i 11,78 mln EUR.
Naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Heidelbergu, Niemcy, oraz z Centrum Regulacji Genomicznej (CRG) w Barcelonie, Hiszpania, poszukiwali odpowiedzi na różne pytania, w tym jakie elementy są potrzebne do wygenerowania komórki zdolnej do przetrwania samodzielnie.
Wyniki badań, zaprezentowane w trzech artykułach zamieszczonych w czasopiśmie Science, rzucają światło na nowości, które są kluczowe dla biologii bakterii.
Zespół pod kierunkiem dr Peer Borka, Anne-Claude Gavin i Luisa Serrano wybrał M. pneumoniae jako model, ponieważ ta niewielka, jednokomórkowa bakteria jest odpowiedzialna za atypowe zapalenie płuc u ludzi i jest małym prokariotą (komórką bezjądrową), który jest w stanie reprodukować się bez wykorzystywania mechanizmu komórkowego gospodarza. Zdaniem zespołu, M. pneumoniae może przetrwać samodzielnie i stanowi komórkę minimalną, gdyż nie jest złożona.
Naukowcy z Oddziału Biologii Strukturalnej i Komputerowej EMBL oraz Oddziału EMBL-CRG Systemów Partnerskich CRG analizowali bakterię na trzech różnych płaszczyznach. Zespół 1 opisał M. pneumoniae, identyfikując wszystkie molekuły RNA (kwasu rybonukleinowego) wygenerowane z jej DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego) w różnych warunkach środowiskowych. Zespół 2 zdefiniował reakcje metaboliczne zachodzące w niej – zjawisko zwane metabolomem – w tych samych warunkach. Zespół 3 zidentyfikował wszystkie kompleksy wielobiałkowe wygenerowane przez bakterię, charakteryzujące jej organizację proteomiczną.
„Na wszystkich trzech poziomach stwierdziliśmy, że M. pneumoniae jest bardziej złożona niż się spodziewaliśmy” – wyjaśnia dr Serrano z CRG, współinicjator projektu w EMBL.
Ocena proteomu i metabolomu umożliwiła naukowcom odkrycie wielofunkcyjności licznych molekuł, gdzie enzymy metaboliczne katalizują różnorodne reakcje, a inne białka biorą udział w więcej niż jednym kompleksie białkowym.
Ich zdaniem M. pneumonia łączy również procesy biologiczne w przestrzeni i czasie. Części mechanizmu komórkowego zaangażowane w „dwa kolejne kroki w procesie biologicznym są często łączone”.
Regulację transkryptomu (zestawu wszystkich molekuł RNA wytworzonych przez jedną komórkę lub ich populację) tej bakterii można porównać z regulacją jądrowców (organizmów, których komórki mają jądro). Większość transkryptów wygenerowana z DNA M. pneumonia nie podlega translacji na białka, a geny nie zawsze są transkrybowane w jedną grupę. Mogą one jednak wykazywać ekspresję lub tłumić poszczególne geny w ramach grupy w sposób dyskryminacyjny.
Naukowcy odkryli również, że bakteria, która ma cechy wspólne z innymi, bardziej zaawansowanymi organizmami, ma zdolność dostosowywania swojego metabolizmu do ekstremalnych zmian w warunkach otoczenia wypływających na organizmy.
„Kluczem są właśnie owe cechy wspólne” – twierdzi dr Gavin z EMBL. „To właściwości, bez których nawet najprostszy organizm nie może się obyć i które pozostały nietknięte przez miliony lat ewolucji – absolutne podstawy życia.”
Projekt 3D-REPERTOIRE (Interdyscyplinarne podejście do określania budowy kompleksów wielobiałkowych w organizmie modelowym) został dofinansowany z tematu „Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia” Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE. Projekt PROSPECTS (Specyfikacja proteomiczna w czasie i przestrzeni) otrzymał wsparcie unijne z tematu „Zdrowie” Siódmego Programu Ramowego (7PR).
Więcej informacji:
Science:
http://www.sciencemag.org/
EMBL Heidelberg:
http://www.embl.de/
Centre de Regulació Genòmica:
http://pasteur.crg.es/portal/page/portal/Internet/
Kategoria: Wyniki projektów
Źródło danych: EMBL; Science
Referencje dokumentu: Kühner, S., et al. (2009) Proteome organization in genome-reduced bacterium. Science, 326: 1235-1240. DOI: 10.1126/science.1176343.
Indeks tematyczny: Koordynacja, wspólpraca; Nauki biologiczne; Medycyna, zdrowie; Badania Naukowe
RCN: 31587
http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=PL_NEWS_FP7&ACTION=D&DOC=9&CAT=NEWS&QUERY=0125ebe6ba72:ecc9:73369a30&RCN=31587
Related posts:
- Komórki macierzyste bez ofiar W USA naukowcom po raz pierwszy udało się pobrać zarodkowe komórki macierzyste bez niszczenia embrionów. Szanse uniknięcia problemów etycznych związanych z takimi eksperymentami dostrzegli także ich przeciwnicy....
- Dlaczego zapalenie tkanki tłuszczowej nie zawsze jest złe Według wyników nowych badań dofinansowanych ze środków unijnych zapalenie tkanki tłuszczowej w organizmie nie zawsze musi być szkodliwe, co różni się do wcześniejszych poglądów, które wiązały zapalenie z insulinoopornością i......
- Nowe białko zaangażowane w sterowanie genetyczne Międzynarodowy zespół naukowców zidentyfikował nowe białko nazwane BAHD1, które może zmienić strukturę chromosomu i jest odpowiedzialne za wyciszanie ekspresji genów. Wyniki badań, które pogłębią naszą wiedzę na temat regulacji genów,......
