• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
609
Раздел: Биология

Белки-транспортеры кремния: долгий путь к открытию

Для описания способа, которым диатомовые водоросли строят свои «стеклянные» домики из кремнезема, покрытые изысканными орнаментами микро- и нанометрового масштаба, сегодня используют термин «кремниевые нанотехнологии». Один из главных этапов этой технологии – транспортировка кремниевой кислоты из окружающей среды, где ее концентрации довольно низки, особенно в пресной воде. Осуществляют эту работу уникальные белки, способные связываться с кремниевой кислотой без ее полимеризации, причем из-за их «неуловимости» все заключения о структуре и работе активного центра этих белков приходится делать исключительно на основе анализа данных «расшифровки» соответствующих генов и генных фрагментов

«Единственный способ определить границы
возможного – выйти за эти границы».
Артур Кларк

Поразительной красоты и прочности панцири диатомовых водорослей – впечатляющий пример микро- и наноструктурированного природного материала. Несмотря на то что эти удивительные микроводоросли известны еще с XVIII в., современные молекулярные биологи пока не обладают полными данными о том, как диатомеи преобразуют информацию, закодированную в геномах, в эти сложные кремнистые конструкции.

«Основной формой кремния в океане является кремниевая кислота (97 %); остальное приходится на долю силикатов. Поскольку диатомовым водорослям, чья численность в океане очень велика, кремний жизненно необходим, именно они влияют на его концентрацию в морской воде. Согласно литературным данным, до появления диатомей и других кремнистых организмов вода в Мировом океане была просто насыщена кремнием (1,7—2,5 мМ), сегодня же его концентрация упала до 70 мкМ и ниже, а в поверхностных водах – до 1 мкМ. Концентрация же кремниевой кислоты внутри диатомовой клетки лежит в диапазоне 19—350 мМ. Таким образом, внутриклеточная концентрация кремниевой кислоты оказывается в тысячи раз выше внеклеточной!» (Таматракольн, Хильдебранд, 2006, с. 64)

В том числе недостаточно изучены и такие базовые этапы процесса формирования элементов панциря водорослей, как захват кремниевой кислоты из окружающей среды и перенос ее в специальные органеллы, где происходит полимеризация кремния. Говоря о кремнии, мы подразумеваем, что в действительности створка диатомей построена не из кремния, а из кремнезема (SiO2·H2O), а в клетку поступает не чистый кремний, а свободная кремниевая кислота (Si(OH)4).

У диатомовых водорослей распознают, связывают и транспортируют кремниевую кислоту из окружающей среды особые белки SIT. Попав в клетку, кремниевая кислота транспортируется в специализированные везикулы, где она полимеризуется, превращаясь в створку новой клетки, которая затем выводится из клетки наружу. По: (Thamatrakoln et al., 2006)

И здесь диатомовые водоросли сталкиваются с двумя проблемами: во-первых, они должны забирать кремниевую кислоту из среды против очень «крутого» градиента концентраций, а во-вторых, при концентрациях, превышающих 2 мМ, она начинает самопроизвольно полимеризоваться (Таматракольн, Хильдебранд,...

comments powered by HyperComments