Cum supraviețuiește o proteină din adâncuri la presiuni extreme
Viața în adâncurile oceanului se desfășoară sub presiuni enorme, condiții care ar putea distruge structurile delicate ale proteinelor esențiale vieții. Cu toate acestea, proteinele organismelor din adâncuri rămân funcționale. O echipă de cercetători de la Universitatea Kyushu a descoperit mecanismul molecular care permite unei proteine din mediul abisal să rămână stabilă la presiuni extreme.
Echipa, condusă de profesorul Gaku Fukuhara de la Institutul de Chimie și Inginerie a Materialelor (IMCE) al Universității Kyushu, a investigat acest fenomen biologic. Cercetătorii au analizat PoXeR, o proteină provenită de la o bacterie din adâncuri, folosind un aparat construit special pentru a supune proteina unor presiuni crescânde. Rezultatele au arătat că, pe măsură ce presiunea crește, PoXeR se stabilizează prin autoasamblare în grupuri de câte trei molecule, numite trimeri, structură bine adaptată mediilor cu presiune ridicată. Studiul a fost publicat în revista Scientific Reports pe 8 iulie 2026.
Cercetătorii au comparat două rodopsine microbiene din organisme diferite. Prima, Parvularcula oceani xenorhodopsin (PoXeR), provine de la o bacterie din adâncuri adaptată la presiuni mari. A doua, Gloeobacter rhodopsin (GR), provine de la o bacterie terestră care trăiește în mod normal la presiune atmosferică. Rodopsinele microbiene sunt proteine care utilizează energia luminii pentru a îndeplini funcții biologice.
Folosind un aparat special, echipa a supus ambele proteine unor presiuni hidrostatice cuprinse între 0,1 și 120 MPa (megapascali), echivalentul presiunilor de la nivelul mării până la cel mai adânc punct al oceanelor. Pentru a observa modificările structurale, cercetătorii au folosit tehnici spectroscopice care monitorizează interacțiunea proteinelor cu lumina.
Diferența dintre cele două proteine a fost izbitoare. Când GR a fost supusă presiunii, structura sa a devenit instabilă, proteina denaturându-se, iar după eliberarea presiunii spectrul său de absorbție nu a revenit la starea inițială, indicând modificări structurale ireversibile. PoXeR, în schimb, s-a dovedit remarcabil de rezistentă, adaptându-se la presiunea extremă și menținându-se stabilă, iar după depresurizare spectrul său de absorbție a revenit aproape în întregime la starea originală, fără semne vizibile de denaturare.
Cel mai important, cercetătorii au identificat strategia adaptativă din spatele rezistenței PoXeR. Proteina se întărește printr-un proces cunoscut sub numele de stabilizare structurală mediată de oligomerizare. Pe măsură ce presiunea crește, moleculele se adaptează la mediul de înaltă presiune formând grupuri de câte trei, cunoscute sub denumirea de structură trimerică, potrivită condițiilor extreme din adâncurile marine.
Dincolo de înțelegerea modului în care viața se adaptează la mediul abisal, descoperirea ar putea contribui la dezvoltarea de materiale proteice sensibile la lumină, capabile să funcționeze în condiții dure. Cercetătorii își propun ca pas următor să se orienteze spre domeniul medical, pentru a înțelege modul în care corpul uman răspunde la creșterea presiunii hidrostatice și cum aceasta ar putea afecta dezvoltarea și tratamentul cancerului și al altor boli.
