Сколтех — новый технологический университет, созданный в 2011 году в Москве командой российских и зарубежных профессоров с мировым именем. Здесь преподают действующие ученые, студентам дана свобода в выборе дисциплин, обучение включает работу над собственным исследовательским проектом, стажировку в индустрии, предпринимательскую подготовку и постоянное нахождение в международной среде.

Российские ученые открыли новый способ утилизации лактозы кишечной палочкой

Группа ученых, под руководством профессора Сколтеха Михаила Гельфанда открыла неизвестный ранее способ переработки лактозы бактерией Escherichia coli (кишечная палочка), обитающей в кишечнике человека и других млекопитающих.

16598492368_a99895c31e_q

Источник: NAID/flickr

 

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

 Бактерии – удивительные организмы, способные жить и развиваться в самых разных экологических нишах. Зачастую им приходится приспосабливать свой метаболизм к тем источникам питания, которые оказались доступны именно здесь и сейчас. Если обычная кишечная палочка Escherichia coli, традиционно живущая в организме млекопитающих, окажется вне привычного местообитания, она может начать питаться жирными кислотами или сероуглеродами, которых в нашем организме нет. А если она попадет в привычное местообитание, она снова переключит свой метаболизм и начнет питаться тем, чем удобнее.

Наиболее распространенной пищей для кишечной палочки служит всем известная глюкоза, которая в большом количестве поступает в организм из пищи при разложении более сложных углеводов. Кроме того, удобным источником питания является лактоза, содержащаяся в молочных продуктах. В 50-х годах прошлого столетия французские ученые Франсуа Жакоб и Жак Моно задались вопросом – как бактериям удается быстро перерабатывать такие большие количества лактозы и как они выключают синтез всех ферментов её утилизации, когда лактоза заканчивается? Ведь тратить ресурсы “вхолостую” никогда и никому не выгодно.

Выяснилось , что гены зачастую расположены на бактериальной хромосоме не в случайном порядке.  Гены лежат в специальных структурах- оперонах, такая организация помогает легко регулировать работу генов и выключать ненужные гены при необходимости, переключаясь с переработки глюкозы на переработку лактозы.

С тех пор считалось, что у кишечной палочки есть только один пусть утилизации лактозы, и если его выключить – на одной лактозе бактерия просто не выживет.

Три года назад ученые из Сколтеха и Института проблем передачи информации РАН вместе со школьниками на летней “Школе теоретической и молекулярной биологии” обнаружили сходство между группой генов энтеробактерий (к которым как раз относится кишечная палочка), отвечающей за переработку сероуглеродов и комбинацией генов у других бактерий – бацилл. Похожие гены у бацилл были заняты вовсе не сероуглеродами, а переработкой лактозы.

И действительно: уже в экспериментальной работе совместно с коллегами из Института биофизики клетки РАН было впрямую показано участие генов, обеспечивающих метаболизм сероуглеродов в переработке лактозы. Гены работали, когда в среде присутствовала лактоза, и выключались при ее отсутствии. Более того, даже если выключить классический путь переработки лактозы, бактерии могли расти и размножаться на лактозе за счет нового пути.

 По мнению исследователей: “Полученные результаты говорят о возможной мультифункциональности ферментов, ранее считавшихся очень узкоспециализированными, и поднимает целый ряд дополнительных вопросов об их биохимических характеристиках, специфичности и сродству ко всем возможным субстратам.”

“Эта история показывает силу интеграции биоинформатических и экспериментальных методов при решении типичных молекулярно-биологических задач,” – рассказывает профессор Михаил Гельфанд.

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK