Эукариотические клетки, то есть клетки с оформленным ядром, содержат множество функциональных компонентов — органелл. Они отвечают за важные процессы внутри клетки. Некоторые из них раньше были самостоятельными одноклеточными организмами. Позже их поглотили другие клетки, после чего они постепенно адаптировались к совместному существованию с клетками-хозяевами. Такие эндосимбионты в процессе эволюции потеряли способность жить самостоятельно. Один из наиболее известных примеров подобной органеллы — митохондрия.
Учёные исследовали простейшего жгутиконосца Angomonas deanei (A. deanei). Этот одноклеточный организм из подсемейства Strigomonadinae живёт в кишечнике насекомых. Его клетки содержат эндосимбионта — бактерию, поглощённую предком современных Strigomonadinae примерно 40–120 млн лет назад.
Каждая клетка A. deanei содержит только одного эндосимбионта. Ранее он был полностью автономным, но сейчас делится исключительно синхронно с клеткой-хозяином. За миллионы лет бактерия утратила почти все гены, которые позволяли ей самостоятельно делиться, и теперь зависит от клетки-хозяина.
Клетка-хозяин полностью контролирует эндосимбионта при помощи собственного белка ETP9. Этот белок образует кольцо в точке деления бактерии и регулирует её разделение. Без ETP9 бактерия теряет способность делиться, превращаясь в вытянутую структуру с несколькими нерабочими точками деления.
Анай Маурья, ведущий автор исследования, отметил: «Экспериментально подавив синтез ETP9, мы увидели, что бактериальный белок FtsZ по-прежнему обозначает места будущего разделения, но без команды от хозяина эндосимбионт уже не способен самостоятельно завершить процесс деления».
Профессор Ева Новацк пояснила важность открытия: «Мы наблюдаем промежуточный этап эволюции. Эндосимбионт Angomonas deanei уже утратил автономию бактерии, но пока ещё не превратился в полноценную органеллу. Его остаточный механизм деления теперь управляется полностью из ядра клетки-хозяина».
Понимание этого механизма открывает перспективы для создания синтетических эндосимбионтов. По словам профессора Новацк, в будущем станет возможным встраивать в клетки искусственно созданных симбионтов для производства лекарств, утилизации токсинов или целевой доставки препаратов в организме.
В настоящее время исследовательская группа совместно с микробиологами и специалистами по визуализации изучает молекулярное взаимодействие между белками ETP9 и FtsZ. Эти исследования могут привести к технологиям «перепрограммирования» бактерий, чтобы они могли выполнять заданные функции внутри клеток. Результаты исследований опубликовали в журнале Science Advances.
