3. Предполагаемые функции FbaB в бактериальной клетке.

FbaB не постоянно присутствует в значительных количествах в клетке E.coli: её наличие и количество зависят от условий среды, в первую очередь от источника питания бактерий. Так, в культуре, выращенной на глюкозе, FbaB не обнаружена вообще или присутствует в очень малых количествах: ее активность составляет 0-5% от общей фруктозо-1,6-бисфосфатальдолазной активности [2]. Если же в качестве источника углерода выступает соединение с короткой углеродной цепью (пируват, лактат, ацетат и т. п.), её активность может преобладать над активностью основной альдолазыE.coli. Например, в экстрактах клеток, выращенных на пирувате, около 60% общей альдолазной активности приходится на FbaB. Логичным выводом из этого факта является гипотеза об участии данного фермента в глюконеогенезе [2].

Изучение экспрессии альдолаз двух классов у M.tuberculosis показало, что их соотношение напрямую зависит от кислородного режима роста клеток. При высоком давлении O₂ (в ферментёре с эффективной аэрацией) основной формой является альдолаза класса I, в условиях же меньшего количества кислорода в фильтрате культуры обнаруживается альдолаза класса II [3, 9]. Очевидно, FbaB участвует в каком-либо метаболическом процессе, который активируется в условиях аэробного роста.

Было достоверно показано [8], что активность FbaB в E.coli значительно повышается в случае роста культуры клеток в условиях лимитированного питания (в том числе в стационарной фазе). Экспрессия гена FbaB регулируется Lrp – регуляторным белком, который при недостатке питания запускает экспрессию белков с обширной группы генов, участвующих в адаптации к голоданию. Степень экспрессии FbaB в период голодания клеток в 8,4 раза выше у штамма, содержащего ген Lrp, чем у штамма с нокаутом генаLrp.

Другой вид стресса, в адаптации к которому предположительно участвует FbaB у E.coli, – нехватка воды. Изначально продукт гена FbaB не отождествлялся с какой-либо ферментативной активностью: этот ген был известен как dhnA и кодировал белок дегидрин, играющий ключевую роль в выживании клетки при дефиците воды. Однако впоследствии при секвенировании гена dhnA и анализе аминокислотной последовательности FbaB было установлено их соответствие [7].

Таким образом, ряд исследований позволяет предположить, что альдолазаFbaB в E.coli и, возможно, в других эубактериях играет роль в адаптации к различным видам стресса, т.е. в переходе не нетипичные для нормального роста организмов метаболические процессы [2-6]. Для выявления участия альдолазы в конкретных видах стресса, а также для выявления других возможных функций этого белка необходимы дополнительные эксперименты invivo.

Выявление функциональной роли FbaB в e.Coli.

(Исследовательский проект)

Как описано в обзоре литературы, альдолазаFbaB в E.coliлибо участвует в процессе перехода от нормальной жизнедеятельности к выживанию в экстремальных условиях, либо выполняет определённую функцию в тех реакциях, которые необходимы клетке лишь в период стресса. Мобилизация FbaB в конкретных видах стресса и механизмы участия этого белка в адаптации неизвестны. Чтобы ответить на эти вопросы, в проекте предполагается выполнить следующие исследования:

1. Определить виды стресса, к которым клетка E.coli может адаптироваться с помощью FbaB. Для этого планируется сравнить скорость роста культур двух штаммов E.coli - нативного и с нокаутом гена, кодирующего FbaB - в различных стрессовых условиях.

2. На каком именно этапе клеточного цикла FbaB участвует в адаптации к выявленному виду стресса. Для этого планируется определение уровня экспрессии FbaB в лизате клеток нативного штамма E.coli на разных стадиях роста культуры.

3. Требуется ли для адаптации каталитическая активность FbaB. Для этого планируется определение каталитической активности FbaB на разных стадиях роста культуры.

4. В дальнейшем для выявления факторов, совместно с которыми действует FbaB, потребуется определение состава ее белковых партнеров на разных стадиях роста клеток.

5. В литературе имеются сведения о возможной пост-трансляционной модификации FbaB, а именно, ацетилирования по остаткам лизина, которое может выполнять регуляторную функцию [10]. Поэтому в задачи исследования можно включить исследование состава возможных модификаций белка в зависимости от стадии роста клеток, а также определение мест присоединения этих модификаторов.