Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Category:

Биологи засняли заморозку воды под действием «бактерий-Саб-Зиро»

Немецкие ученые сумели наблюдать нуклеацию ледяных кристаллов на белках IMP, которые позволяют бактериям замораживать воду, поражая растительные клетки и ткани.

Биологи засняли заморозку воды под действием «бактерий-Саб-Зиро»

Даже при температуре намного ниже 0° С сверхчистая дистиллированная вода замерзает очень долго. Для быстрого превращения в лед ей требуется пылинка, частица, на которой может стартовать нуклеация кристалла. Запускать нуклеацию способны и бактерии Pseudomonas syringae, стимулирующие замерзание воды уже при температурах около -5 °С. Эта способность помогает микробам разрушать клетки растений, питаясь их содержимым, а также используется при получении искусственного снега. Для этого в воду добавляются лиофилизированные, убитые, но сохранившие возможность «замораживать» воду Pseudomonas syringae. Эти грамотрицательные бактерии весьма широко распространены по всему земному шару и обнаруживаются даже высоко в атмосфере, где, возможно, участвуют в появлении облаков.



Необычные способности Pseudomonas syringae связывают с присутствующим на поверхности их внешней мембраны белком inaZ, относящимся к семейству INP (Ice-Nucleation Proteins). При этом детальный механизм работы INP остается неизвестным, и даже пространственная структура этих крупных (порядка 1200 аминокислотных остатков) белков не установлена. Ряд работ по компьютерному моделированию интерфейса активного сайта inaZ привел к появлению гипотезы о том, что этот участок, богатый серином и треонином, «выставляя» в воду полярные гидроксильные группы, имитирует плоскость ледяного кристалла, создавая центр нуклеации. Биофизики из Института полимерных иследований общества Макса Планка, работающие под руководством Тобиаса Виднера (Tobias Weidner), впервые наблюдали этот процесс в эксперименте.

Биологи засняли заморозку воды под действием «бактерий-Саб-Зиро»
Бактерии Pseudomonas syringae

Авторы использовали лазерную SFG-спектроскопию, метод, позволяющий изучать поверхности и границы раздела сред. Для этого объект облучается опорным лучом оптического диапазона, который, отражаясь, комбинируется с ИК-лучом меняющейся частоты. Частота итогового луча, полученного детектором, позволяет обнаружить упорядоченные детали, от которых они отразились. Наряду с моделированием на основе классической молекулярной динамики это позволило получить детальную картину нуклеации, которая развивалась на поверхности мертвых клеток Pseudomonas syringae из лиофилизированного концентрата Snowmax, продающегося для использования в машинах для создания искусственного снега.

Ученые показали, что сочетание гидрофильных и гидрофобных участков в активном сайте inaZ стимулирует упорядоченное расположение молекул гидратационной (водной) оболочки белка, «направляя» их к формированию кристалла. Кроме того, inaZ эффективно рассеивает тепловую вибрацию попавшихся в ловушки молекул воды, создавая локальные понижения температуры, которые дополнительно облегчают нуклеацию. Впрочем, механизм этого рассеивания энергии остается неясен – как неясен и окончательный ответ на вопрос об участии псевдомонад в формировании облаков и осадков.

Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Автор: Роман Фишман





Ссылка на источник

Tags: бактерии, биология, знания, исследования, климат
Subscribe

Posts from This Journal “биология” Tag

Buy for 30 tokens
Беда не приходит одна Если кто ещё помнит одного из самых ярких блогеров Живого Журнала Рому Петрова romapetrov, то этот пост для вас. Ромы с нами уже нет, однако в его семье продолжают происходить неприятные вещи, так год назад папа Ромы перенес инсульт и мы с вами помогли ему…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments