# Археи нашли собственный способ «заморозить» рибосомы и пережить голод
Жизнь умеет ждать. Третий домен живых организмов — археи, которые эволюционно ближе к людям, чем к бактериям, — долгое время оставался белым пятном в вопросе клеточной консервации. Теперь выяснилось, что они используют собственные молекулярные инструменты, чтобы обратимо отключать синтез белка и выживать в экстремальных условиях без пищи, подобно тому, как это давно описано у бактерий и эукариот.
Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, раскрывает механизм, который до сих пор ускользал от внимания учёных. Если у бактерий и в клетках животных с растениями известны белки, временно блокирующие рибосомы во время голодания, холодового шока или энергетического кризиса, то у архей аналогичная система оставалась неизведанной территорией. Этот пробел в знаниях был тем более удивительным, что многие представители домена Archaea славятся выживанием в кипящих источниках, кислотных средах и глубинных геологических слоях.
Биологи сфокусировались на метаногенной архее *Methanosarcina acetivorans*, обитающей в бескислородных нишах и продуцирующей метан. Когда питательные вещества в среде заканчивались, микроб активировал экспрессию четырёх ранее неизвестных белков, сгруппированных в один генетический кластер. Пара этих молекул прикреплялась к большой субъединице рибосомы, перекрывая участок сборки полипептидной цепи. Два других белка выбирали малую субъединицу и блокировали входные каналы для матричной РНК. В результате рибосома застывала в защищённой конформации: без синтеза белка, без расхода АТФ и без риска быть разрезанной собственными нуклеазами клетки.
Эксперименты с генетическим нокаутом подтвердили, что данный механизм служит именно целям выживания. В нормальных условиях мутантные клетки, лишённые защитных белков, не отличались от контрольных. Но после 28 дней голодания разница становилась драматичной — восстановление популяции шло на 32% медленнее. Лаг-фаза, то есть пауза между посевом и первым делением, удлинялась с 56 до 74 часов. В мутантных штаммах происходила масштабная деградация зрелой 16S рибосомной РНК, а 30S субъединицы исчезали почти полностью. РНК-секвенирование дополнительно показало падение покрытия рибосомных транскриптов на треть.
При этом белки не просто глушат активность «фабрики» синтеза, но физически экранируют её самые ранимые участки, не позволяя разрушающим ферментам достичь мишеней. Авторы работы проанализировали геномы почти семи тысяч видов архей и обнаружили, что гены этой системы присутствуют у 23% из них, а с учётом других известных факторов гибернации их распространённость достигает 65% всех проанализированных архейных геномов. Консервативность белковых интерфейсов у видов, сохранивших полный набор компонентов, свидетельствует о глубокой древности этого механизма — он, вероятно, уже функционировал у последнего общего предка архей.
Таким образом, все три домена жизни независимо выработали сходную стратегию адаптации: в момент кризиса выключать самый затратный процесс и надёжно упаковывать его до наступления благоприятных условий. Для биотехнологии это открытие предлагает новую точку приложения — возможность влиять на активность метаногенных архей в промышленных установках и природных экосистемах. Но, возможно, важнее другое: способность клетки к обратимому анабиозу оказывается универсальным и архаичным свойством жизни, которое она пронесла через миллиарды лет эволюции, меняя лишь молекулярные инструменты под каждую ветвь древа.
Об авторе
