Ученые определили уникальный механизм, который использует живущая в почве бактерия Pseudomonas fluorescens для эффективного использования питательных веществ в корневой среде.
Прорыв предлагает множество новых применений, по словам группы ученых Центра Джона Иннеса, стоящих за открытием: для изучения человеческих патогенов, для синтетической биологии и для производства биосенсоров, которые помогают обнаруживать биологические изменения в растениях и их окружение.
П. fluorescens - это распространенные почвенные бактерии, которые колонизируют корни растений, вступая в «брак по расчету», в котором они улучшают здоровье растений в обмен на выделяемые ими питательные вещества.
Команда из Центра Джона Иннеса в Норидже показала, как «двойные» транскрипционные факторы HexR и RccR могут реконструировать центральный углеродный метаболизм у P. fluorescens, позволяя бактерии адаптироваться к окружающей среде.
Статья под названием «Один лиганд, два регулятора и три сайта связывания: как KDPG контролирует первичный углеродный метаболизм у Pseudomonas» опубликована в журнале PLOS Genetics. Исследование дает фундаментальное новое представление о том, как бактерии настраивают свои метаболические реакции на доступные питательные вещества.
В частности, белок RccR использует уникальный и сложный двусторонний переключатель, который позволяет ему одновременно подавлять и активировать экспрессию разных генов.
Д-р Джейкоб Мэлоун, руководитель проекта в Центре Джона Иннеса, сказал: «Белок RccR функционирует совершенно иначе, чем обычные регуляторы этого типа. Практически каждый регулятор, о котором мы знаем, действует через выключатель - он либо связывается с ДНК, либо нет. RccR, с другой стороны, использует переключатель «или-или». Принципы, лежащие в основе функции RccR, делают его невероятным инструментом для использования в качестве биосенсора и имеют большой потенциал для использования в синтетической биологии и производстве генетических цепей нового поколения».
Исследование не только объясняет, как P. fluorescens адаптирует свой метаболизм для использования питательных веществ, выделяемых корнями растений, но также предлагает медицинские применения.
Соавтор отчета Розария Кампилонго, научный сотрудник Центра Джона Иннеса, объяснила, как ее результаты могут быть применены к изучению человеческого патогена Pseudonomas aeruginosa, основного фактора муковисцидоза легких: Система RccR является общей для всех видов Pseudomonas, включая патогены человека. Это означает, что характеристика RccR у P. fluorescens может открыть новое понимание патогенеза и потенциального лечения P.aeruginosa."