Поразительное открытие ученых

Не так давно международная группа ученых-биохимиков продемонстрировала всему миру, как гетеротрофные организмы, в условиях отсутствия глюкозы и жира, продолжают процесс жизнедеятельности. Ранее было известно два таких способа, теперь же ученым известен и третий способ. Прародителем этого способа по праву можно считать архебактерию, которая сгенерировала цепочку химических реакций, позволяющих синтезировать углеводы и поддерживать осматический баланс в условиях высоко уровня солености и содержания азотистых веществ.

В процессе анализа биохимии архебактерии Haloarcula marismortui ученые столкнулись со следующей проблемой: как быть, если рост организма происходит за счет ацетата, а ферментов глиоксилатного пути у него нет. Как следует из названия, архея обитает в Мертвом море и, соответственно, она приспособлена к условиям высокой солености. Решение биохимической головоломки привело группу ученых под началом Ивана Берга, представителя Университета Фрайбурга, к открытию совершенно нового и неизведанного метаболического пути. Реализация пути приводит к синтезу оксалоацетата и малата из изоцитрата.

Теоретически, существует еще один вид метаболического пути, результатом которого является синтез малата — реакция этилмалонил-коА пути. Но, как оказалось, у нашей жительницы Мертвого моря не было не единого гена ферментов, так незаменимых для данной цепочки.

Биохимическая головоломка решалась двумя путями: путем сравнения геномов различных архей и бактерий, а также экспериментальным путем.

Биохимики выращивали архей на двух средах – сукцинатной и ацетатной. Затем выясняли экспрессивные различия в генах у двух вариантов. Гены отличия считывались вместе и располагались вблизи иных ферментов синтеза ацетил-КоА.
Учеными была предложена гипотеза о существовании биохимической цепочки, в которой принимали бы участие все эти ферменты. Как выяснилось, это был процесс превращения лимонной кислоты в изоцитрат, а затем и в глутамат (N-метиласпартат). Ключевыми звеньями в данном метаболическом пути были метиласпартат и глутамат. Таким образом, гипотеза приобрела материальное подтверждение.

Каким же образом метиалспартатный цикл мог быть полезен архебактериям?

Дело в том, что при использовании глиоксилатного пути для получения сукцината и глиоксилата необходимо проделать два шага, а при использовании метиласпартатного пути девять, да еще и в среде богатой органикой. К чему все эти сложности? Ученые предположили, что накопление глутамата в сверхсоленых условиях несет в себе ряд преимуществ:

1) Позволяет реализовать синтез малата метиласпартатным путем.
2) Позволяет поддерживать осматический баланс.
3) Использование полимеров глутамата, как запасов на случай недостатка поступления питательных веществ.

Таким образом, проведение подобных исследований со временем должны убедить нас в том, что в мире бактерий и отдельных организмов, изоляция генома имеет совсем другую природу и ограничения, чем в так привычном для нас микромире.