Forskning afslører en ny overlevelsesstrategi i nøglebakterier

Ny forskning viser, at en bakterie- og lovende mikrobiel cellefabrik ikke vil lukke ned med det samme, når den bliver frataget nitrogen – i stedet 'venter', indtil det er absolut nødvendigt for at stoppe med at fungere.

Studiet, udgivet af et team, herunder University of Plymouth, fokuseret på enkeltcellede cyanobakterier, som er vigtige organismer for sundhed og vækst af mange planter, da de er en af ​​meget få grupper af organismer, der kan omdanne inert atmosfærisk nitrogen til en organisk form.

For bedre at forstå, hvordan de fungerer, videnskabsmænd har overvåget deres adfærd, når de er udsultet af nitrogen - ser især på transkriptionsfaktorer; de enheder, der styrer genernes aktivitet.

Nu har holdet fundet ud af, at en bestemt transkriptionsfaktor kendt som NtcA venter på signaler til at udføre sit arbejde, når de er udsultet af nitrogen, snarere end at handle med det samme – hvilket åbner op for en lang række spørgsmål om, hvordan disse afgørende bakterier fungerer.

Matthias Futschik, Professor i bioinformatik i Plymouth University Peninsula Schools of Medicine and Dentistry, var en del af forskerholdet, og sagde:"Når en plante udsultes for nitrogen, en almindelig udstillingsfaktor er, at bladene bliver 'gule', som viser, at fotosyntesen er stoppet. Dette sker også i cyanobakterier, som skabte det fotosynteseapparat, der nu bruges af planter.

"Cyanobakterier udfører oxygenisk fotosyntese og spiller nøgleroller i det globale kulstof- og nitrogenkredsløb, så det er vigtigt, at vi forstår så meget som muligt om, hvordan de fungerer.

"Vi var meget overraskede over at finde betydelig NtcA -binding forbundet med forsinkede udtryksændringer, hvilket indikerer, at NtcA kan ligge i en balanceret tilstand styret af andre faktorer. Vi troede tidligere, at transskriptionsfaktorerne virkede med det samme, men vi forstår nu, at de venter. Vi mener, at denne "venten" er nøglen til succes i deres naturlige miljø, hvor næringsstoffer som nitrogen svinger hyppigt.

"Står over for mangel på nitrogen, en cyanobakterie skal beslutte, om den går i dvale, som er forbundet med en alvorlig ændring i stofskiftet, eller ikke. Problemet er, at mangel på nitrogen i deres habitat kan vare et par minutter, hvor det ville være skadeligt at gå i dvale, især hvis de andre cyanobakterier omkring det fortsætter med at vokse og dele sig, eller mangel på nitrogen varer i flere måneder, hvor dvale er den eneste måde at overleve på.

"Det minder mig om situationen, når man tager på vandretur i landskabet, og det begynder at regne – ikke en helt ualmindelig situation her omkring. Man vil ikke vende om ved de første regndråber, men man vil heller ikke vente indtil en fuld blæst storm kommer ned over dig.

"At se, at cyanobakterier har fundet en vej ud af dette dilemma, er fascinerende og gør dem meget mere komplicerede, end vi tidligere troede.

"Vi forsøger nu at finde ud af, hvordan cyanobakterierne får deres timing rigtigt, hvornår de skal forpligte sig til at gå i dvale - eller forblive i billedet af vandreren, hvornår man beslutter sig for at kalde det en dag og komme ud af regnen. "

Hele undersøgelsen har titlen "Identifikation af det direkte regulon af NtcA under tidlig akklimatisering til nitrogensult i cyanobakterien Synechocystis sp. PCC 6803, " og er tilgængelig i Nukleinsyreforskning