Europejscy naukowcy przedstawiają projekt komórki minimalnej
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).
Kraje
Niemcy, Hiszpania