Дрожжевые клетки обмениваются метаболитами через внеклеточное пространство, чтобы продлить срок жизни всего сообщества.
Сложная оркестровка метаболических процессов создает энергию и влияет на выживание клеток. Но метаболизм не является замкнутым внутриклеточным процессом. В исследовании, опубликованном недавно в журнале Cell, ученые показали, как дрожжевые клетки, совместно использующие определенный метаболит, перестраивают свою общую метаболическую среду и живут дольше.
Дрожжи - одноклеточные организмы, но их жизнь далеко не одинока. "Микробы любят сообщества, - говорит Маркус Ральсер, биолог из Института Фрэнсиса Крика и старший автор исследования. Одним из преимуществ жизни в сообществе является совместная энергоемкая деятельность. Некоторые клетки экспортируют в окружающую среду метаболиты, которые соседние клетки используют для удовлетворения собственных метаболических потребностей.
Заинтересовавшись тем, как этот обмен влияет на старение, Ральсер обратил внимание на стареющие дрожжевые сообщества. Изучение обмена метаболитами в микробных сообществах представляет собой сложную задачу, поскольку методы, применяемые при изучении одиночных клеток, не учитывают внеклеточное пространство. Чтобы преодолеть это ограничение, ученые создали самоустанавливающиеся метаболически взаимодействующие сообщества (SeMeCos) дрожжей, предназначенные только для производства или потребления ключевых аминокислот.
Ральсер с удивлением обнаружил, что SeMeCos живут значительно дольше, чем дрожжевые сообщества дикого типа. Более пристальное изучение внеклеточных метаболитов - экзометаболомов - показало, что клетки живут дольше, если они производят аминокислоту метионин или соседствуют с производителями метионина.Эти результаты заинтриговали Ральсера и его коллег. При дальнейшем изучении метаболома было обнаружено, что клетки, потребляющие метионин, перенастраивают свой метаболизм таким образом, чтобы экспортировать защитные метаболиты, такие как глицерин, который увеличивает продолжительность жизни дрожжей, обратно в метаболом. Затем группа Ральсера изучила клетки разных поколений и связала эти полезные взаимодействия по обмену метионина в экзометаболоме с повышенной концентрацией антивозрастных метаболитов в старых клетках.
Киран Патил, биолог из Кембриджского университета, не принимавший участия в исследовании, считает, что полученные результаты позволяют по-новому взглянуть на такие фундаментальные биологические процессы, как старение. "Нам нравится заглядывать внутрь клетки. В то же время не менее важна окружающая среда, поскольку именно она определяет не только давление отбора, но и то, как клетка на него реагирует".
Источник: The Scientist, 3 July 2023