Российские молекулярные биологи сравнили ДНК около двух сотен штаммов бактерий с необычно коротким геномом и выделили набор генов, которые критически важны для работы рибосом – главных компонентов клетки, отвечающих за производство белков. Исследование ученых опубликовал научный журнал Molecular Biology and Evolution, кратко об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий.

«Рибосома – одна из самых стабильных структур клетки, у которой, как правило, сохраняется стандартный набор белков. Но ясно, что, к примеру, бактерия с очень коротким геномом, в который входит всего 121 ген, не может отдать пятьдесят из них на кодирование рибосомных белков, поэтому некоторые из них теряются. Нам удалось показать, что эти потери происходят не случайно и подчиняются определенным закономерностям», – рассказал один из авторов работы, профессор Сколковского института науки и технологий Михаил Гельфанд.

Рибосомы – это одна из самых древних систем живых клеток, которая существует как внутри архей и микробов, так и в клетках многоклеточных животных. Они состоят из нескольких десятков белков и специализированных молекул РНК, объединенных в два больших комплекса, которые ученые называют малой и большой субъединицами.

Несмотря на то, что рибосомы играют критически важную роль в выживании клеток, недавно ученые выяснили, что некоторые их белковые компоненты не обязательны для нормального функционирования этих органелл в клетках некоторых бактерий. Подобные открытия заставили Гельфанда и его коллег задуматься о том, насколько небольшим может быть набор рибосомных белков и нитей РНК.

Девять незаменимых

Для ответа на этот вопрос исследователи изучили структуру ДНК двух сотен бактерий с относительно коротким геномом. Затем они сопоставили наборы их генов, которые управляют производством различных белковых компонентов рибосом.

Во всех штаммах микробов было лишь девять общих рибосомных белков. Остальных 48 белковых компонентов рибосом не было хотя бы в одном штамме из всего изученного набора бактерий.

Что интересно, как отмечают Гельфанд и его коллеги, вероятность потери белков для компонентов малой и большой субъединицы была неодинаковой. В частности, молекулы, которые входят в первую часть рибосомы, «терялись» в ходе эволюции микробов реже, чем остальные ее части. С другой стороны, белки, расположенные на поверхности «белковой фабрики», исчезали чаще, чем другие молекулы.

По словам биологов, эти компоненты рибосом появились по эволюционным меркам недавно. То, что бактерии их «потеряли, говорит о том, что процесс сокращения набора белков рибосом шел по принципу "последним пришел, первым ушел».

Аналогичные сокращения исследователи обнаружили и в РНК-компонентах рибосом. В целом у рибосомных белков и РНК подобные потери встречались меньше и происходили позже всего. Это говорит о том, что управляющие их производством сегменты ДНК очень важны для выживания микробов, несмотря на «необязательность» некоторых из них, заключают ученые.