Balon: рестартиране на живота на молекулярно ниво. Нима е възможно?

Учените са открили протеин, който може да спира синтеза на протеини в клетките.

Наскоро изследователи съобщиха за откриването на естествения протеин Balon, който може незабавно да спре производството на нови протеини в клетката. Този протеин е открит в бактерии, живеещи в арктическата вечна замръзналост, но присъства и в много други организми, което го прави важен механизъм за поддържане на спящо състояние в различните видове живи същества.

За повечето организми способността да преминават в състояние на покой е от съществено значение за оцеляването. В условия на недостиг на храна или екстремен студ много организми забавят своята активност и метаболизъм, за да изчакат по-добри времена. Около 60% от всички микробни клетки са в състояние на покой във всеки един момент. Дори при бозайниците, които не спят изцяло, някои клетки могат временно да се изключат.

„Живеем на планета на зимния сън“, казва Сергей Мелников, еволюционен молекулярен биолог в университета в Нюкасъл. „Животът основно се състои в това да бъдеш в спящо състояние“.

През годините учените са открили няколко протеина, наречени фактори на хибернацията, които помагат на клетките да преминат в състояние на покой. Тези протеини могат да разрушават клетъчните структури или да предотвратяват генната експресия, но най-важните от тях спират работата на рибозомите – машините за синтез на нови протеини. Това помага на клетката да пести енергия за да оцелее.

По-рано тази година списание Nature публикува резултатите от проучване, в което се съобщава за нов фактор за хибернация – протеинът Balon. Този белтък е открит в 20% от всички известни бактериални геноми и действа по напълно нов начин.

Карла Елена-Буено открива Balon случайно, след като оставя арктическа бактерия твърде дълго време на леда. Тя е забелязала, че този протеин блокира рибозомите, дори когато те са в процес на синтез на протеини, което никога досега не е било наблюдавано.

Протеинът Balon е открит в бактерията Psychrobacter urativorans, която живее в замръзналите почви в Арктика. Изследователите се надяват, че изучаването на този протеин ще помогне за създаването на организми, които могат да понасят по-добре климатичните промени.

„Когато бактериите се развиват активно, те произвеждат много рибозоми и РНК“, казва Мей-Нган Франсис Яп, микробиолог в Северозападния университет. „Когато са изправени пред стрес, те трябва да спрат синтеза на протеини, за да запазят енергията си“.

Механизмът на действие на протеина Balon се отличава с обратимост, което го прави уникален. Този протеин може да бъде вмъкнат в рибозомата, за да спре клетъчния растеж, и след това бързо да бъде премахнат, когато условията станат благоприятни. Благодарение на тази способност клетките могат лесно да преминат в състояние на покой (латентност) и също толкова бързо да излязат от него, когато е необходимо.

Въпреки иновативността на открития механизъм, протеинът Balon се оказа широко разпространен. Негови родственици са открити в много бактериални видове, включително в причинителя на туберкулоза и термофилните бактерии, живеещи в горещите подводни термални извори.

Състоянието на покой е необходимо не само за бактериите, но и за много други организми на различни етапи от жизнения им цикъл. Така например човешките яйцеклетки могат да се намират в състояние на покой в продължение на десетилетия в очакване да бъдат оплодени. Това показва значението на способността за временно спиране на жизнените процеси за оцеляването на много видове.

Учените се надяват, че откритието на Balon и широкото му разпространение ще помогнат на хората да придобият нова перспектива за това какво е важно в живота.

„Прекарваме една трета от живота си в сън, но изобщо не говорим за това“, казва Мелников. Вместо да се оплакваме от това, което пропускаме, когато спим, може би можем да го възприемем като процес, който ни свързва с целия живот на Земята, включително с микробите, които спят дълбоко в арктическата вечна замръзналост“.