Ученые СПбГУ раскрыли новые механизмы контроля синтеза аргинина у водорослей с помощью кишечной палочки

Фотосинтезирующие организмы, такие как цианобактерии и растения, обычно растут благодаря наличию питательных веществ, а основным фактором, ограничивающим их рост, часто является азот. Аргинин — одна из важных аминокислот, играет ключевую роль в производстве белков, полиаминов и оксида азота, которые помогают этим организмам адаптироваться к стрессовым ситуациям и продолжать рост.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Plant Science.

Dunaliella salina (дуналиелла солоноводная) — это одноклеточная зеленая водоросль, живущая в гипергалинных водоемах, отличающихся повышенной соленостью. Ученые нередко изучают ее, потому что именно эта водоросль умеет адаптироваться к подобным условиям и производить полезные вещества, в частности природные пигменты каротиноиды. Так, один из вопросов, стоящих перед исследователями, — как именно это растение контролирует биосинтез аргинина.

По словам ученых СПбГУ, обычно такой контроль осуществляется ключевым ферментом N‑ацетил‑L‑глутаматкиназой, который у фотосинтезирующих организмов управляется специальным белком PII. Он активирует фермент при высоких уровнях аргинина, чтобы обеспечить дополнительный синтез этой важной аминокислоты.

Ранее считалось, что это единственный способ контроля синтеза аргинина у растений, однако исследования ученых Санкт‑Петербургского университета, проведенные совместно с Хэбэйским сельскохозяйственным университетом, показали, что существуют и другие способы регулирования этого процесса.

«Мы получили белки N‑ацетил‑L‑глутаматкиназа и PII из водоросли Dunaliella salina, синтезировав их в бактериях Escherichia coli, известных как кишечная палочка, и очистив их методом аффинной хроматографии. Оказалось, что белок PII этой водоросли не снимает блокировку фермента, вызванную аргинином. Это подтвердили эксперименты с использованием поверхностного плазмонного резонанса, показавшие отсутствие взаимодействия между этими двумя белками. Таким образом, мы впервые продемонстрировали, что контроль синтеза аргинина у водорослей может происходить вообще без участия белка PII», — объяснила заведующая лабораторией адаптации микроорганизмов СПбГУ Елена Ермилова.

Санкт‑Петербургский университет поддерживает многолетнее академическое сотрудничество с университетами Китайской Народной Республики. Так, в 2019 году было заключено соглашение о создании совместного кампуса СПбГУ и Харбинского политехнического университета, который был открыт 17 мая 2024 года. Совместный образовательный центр станет одним из флагманов российско‑китайского сотрудничества в сфере образования и науки. Об этом заявил Владимир Путин, выступая на встрече с китайскими и российскими студентами и преподавателями Харбинского политехнического университета.

Кроме того, в апреле 2024 года министр образования КНР товарищ Хуай Цзиньпэн посетил Санкт‑Петербургский университет для обсуждения стратегического сотрудничества двух стран в области науки и образования.

Второй важный результат был получен при создании гибридного белка, в котором С‑конец PII Dunaliella salina ученые заменили на С‑конец из PII другой зеленой водоросли рода хламидомонады — Chlamydomonas reinhardtii. Гибридный белок PII восстановил способность регулировать N‑ацетил‑L‑глутаматкиназу. Тем самым впервые удалось продемонстрировать функциональную роль С‑конца сигнального белка из консервативного семейства PII.

Как объясняют исследователи Санкт‑Петербургского университета, эти данные подтверждают предположение, что в ходе эволюции растения адаптировали свои PII‑белки для регулирования работы определенного фермента, тогда как у бактерий эти же белки участвуют в сложных процессах обмена веществ. Кроме того, проведенное исследование помогает понять механизмы устойчивости растений к высоким уровням соли. По словам ученых, возможно, потеря контроля над синтезом аргинина происходит и у других растений, живущих в условиях повышенной солености.

В работе использовалось оборудование ресурсного центра «Развитие молекулярных и клеточных технологий» Научного парка СПбГУ.

Санкт‑Петербургский государственный университет — старейший университет России — был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт‑Петербургский университет отмечает свой 300‑летний юбилей.

План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300‑летия СПбГУ, которое провел заместитель председателя Правительства РФ Дмитрий Николаевич Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ, выпуск банковских карт со специальным дизайном, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. В честь 300‑летия Санкт‑Петербургского государственного университета в почтовое обращение вышла марка, на которой изображены здание Двенадцати коллегий и памятник графу С. С. Уварову. Также с космодрома Байконур была запущена ракета «Союз» с символикой Университета.

По решению губернатора Санкт‑Петербурга Александра Дмитриевича Беглова 2024 год в Северной столице объявлен годом Санкт‑Петербургского университета. В день 300‑летия СПбГУ на Ростральных колоннах зажгли факелы. Дворцовый мост украсили флаги Университета, а общественный транспорт — его символика. В мае 2024 года Университет впервые принял участие в праздновании Дня города и стал отдельной площадкой для мероприятий. Также СПбГУ запустил сайт, посвященный юбилею, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях празднования.