Ученые нашли новую эволюционирующую органеллу
Описано несколько случаев, когда эндосимбиоз эукариотических клеток и прокариотических организмов приводил к образованию органелл. Так, благодаря этим взаимодействиям появились митохондрии и хлоропласты, которые придают своим хозяевам способность к высокоэффективному аэробному дыханию и фотосинтезу. Хотя первичный эндосимбиоз очень редок, есть и другие случаи, когда между прокариотическим эндосимбионтом и одноклеточным эукариотом-хозяином образуются тесные метаболические связи. При этом эндосимбионт осуществляет метаболические процессы, которые были недоступны для хозяина. В новом исследовании, опубликованном в Science, было показано, что азотфиксирующая цианобактерия Candidatus Atelocyanobacterium thalassa, или UCYN-A, является эндосимбионтом одноклеточной эукариотической водоросли из числа гаптофитовых водорослей (Braarudosphaera bigelowii и близкие виды). Более того, отношения UCYN-A и ее хозяина столь тесны, что UCYN-A стала настоящей органеллой — нитропластом. Например, она утратила часть функций и импортирует белки своего хозяина. Следует отметить, что водоросли, внутри которых присутствуют азотфиксирующие эндосимбионты, были известны и ранее, но по глубине взаимосвязей с хозяином они не дотягивали до органелл, в отличие от, например, хроматофоров водоросли Paulinella. UCYN-A всегда находятся в задней части клетки своего хозяина между двумя хлоропластами. UCYN-A неспособна к фотосинтезу, поскольку она утратила гены, необходимые для фиксации углекислого газа и оксигенного фотосинтеза, зато имеет полный набор генов nif, необходимых для фиксации азота. Более того, само расположение UCYN-A внутри клетки гаптофитовой водоросли имеет важнейшее значение для поступления в нее необходимых метаболитов: если UCYN-A будет контактировать с кислородом, который продуцирует водоросль-хозяин во время фотосинтеза, то ключевой фермент фиксации азота, нитрогеназа, будет ингибирован. Поскольку на одну клетку B. bigelowii приходится только одна клетка UCYN-A, деление UCYN-A должно быть скоординированным с клеткой-хозяином, чтобы установившиеся эндосимбиотические отношения сохранялись. Митохондриальная сеть окутывает UCYN-A почти полностью и отделяет ее от ядра клетки-хозяина. Возможно, благодаря близости митохондрий UCYN-A получает достаточное для фиксации азота количество АТФ. Координированное поведение UCYN-A во время деления клетки-хозяина также указывает на то, что она стала больше, чем просто эндосимбионтом. Дальнейшие исследования показали, что UCYN-A импортирует белки, закодированные в геноме клетки-хозяина. По всей видимости, у белков UCYN-A, закодированных в ядре хозяина, есть сигнальный пептид, подобный тем, что есть у белков митохондрий и хлоропластов.PCR.news