Открытие органеллы у прокариотического организма бросает вызов одной из теорий происхождения эукариотических клеток

Исследователи, изучавшие внутреннее строение одной из патогенных почвенных бактерий, описали органеллу, существующую внутри клетки независимо от плазматической мембраны. Открытие подобной структуры внутри прокариотической клетки, по мнению авторов исследования, ставит под сомнение одну из широко распространенных теорий происхождения эукариотических органелл, а именно симбиотическую. Описанная структура, характерная для данной бактерии, может послужить новой потенциальной терапевтической мишенью.

Органелла, обнаруженная авторами в бактерии Agrobacterium tumefaciens, фактически идентична органелле, называемой ацидокальцисомой у одноклеточных эукариот - сказал Роберто Докампо, профессор ветеринарной патобиологии в Ветеринарном Колледже Иллинойского Университета (Urbana-Champaign).

Д-р Docampo начал исследовать эти органеллы еще в 1994. Вскоре он выяснил, что крошечная гранула в дрожжах, грибах и бактериях, функция которой считалась чисто запасающей, была полностью рабочей органеллой, содержащий пирофосфатазу - фермент, который осуществляет протонный транспорт. Он назвал эту структуру ацидокальцисомой, поскольку она содержала кальций и много кислых компонентов. В 2000, он сообщил о ее существовании в Plasmodium berghei, эукариотическом паразитарном организме, вызывающем малярию.

Описание органеллы, обнаруженной у Agrobacterium tumefaciens, пояаилось в он-лайновом выпуске журнала Journal of Biological Chemistry. Agrobacterium tumefaciens - прокариот, одноклеточный организм, у которого отсутствует окруженное мембраной ядро. Он вызывает целый ряд заболеваний у растений с крупными листьями, и это свойство широко применяется в генной инженерии растений, поскольку микроорганизм способен передавать свой генетический материал клетке-хозяину.
У бактерий и других прокариотических организмов практически отсутствует эндомембранная система, т.е. органеллы, не связанные с плазматической мембраной.

То, что обнаружили авторы, является дискретной структурой и имеет протонные насосы в собственной мембране, которые используются для активного транспорта и поддержания таким образом определенного уровня кислотности внутри органеллы. Ранее такие структуры в бактериях описаны не были.

Существование дискретных органелл – непременный атрибут эукариотической клетки. Их происхождение и развитие до сих пор остается одним из самых дискуссионных вопросов цитологии. Согласно теории эндосимбиоза, один прокариотичский одноклеточный организм захватил другой, и получилась внутренняя, окруженная собственной мембранной органелла. Похоже, что описанная в статье структура достаточно консервативна, ведь она присутствует и в эукариотиеских и в прокариотических клетках. Это веский довод против теории эндосимбиоза (когда ранние эукариоты заглатывали ранних прокариот, чтобы те продолжили свою жизнь внутри проглотившей их клетки в качестве органелл).

Для обнаружения описанной структуры применялся электронный микроскоп. Иммунофлуоресцентная микроскопия, выявила характерные мембранные белки, связанные с пирофосфатазой. Многие простейшие, содержащие такой тип органелл являются паразитами (например, малярийный плазмодий, токсоплазма и т.п.).

Некоторые лекарственные препараты воздействуют на белки, связанные с пирофосфатазой, что нарушает работу ацидокальцисомы и уничтожает клетку в целом. Теперь такой метод воздействия можно будет применить не только к животным, но и к растительным патогенам прокариотического происхождения.

Источник: Rusbiotech.ru