Поглощение и синтез совместимых осмолитов как ответ микроорганизмов на стресс высокой осмоляльности

Все микроорганизмы обладают положительным тургором, поддержание которого необходимо, поскольку его обычно считают движущей силой роста клеток. Воздействие среды с высокой осмоляльностью вызывает быстрый выход воды из клеток по осмотическому градиенту, что приводит к снижению тургорного давления и обезвоживанию цитоплазмы. Чтобы противодействовать потере воды, микроорганизмы увеличивают внутриклеточный пул растворённых веществ, накапливая большие количества органических осмолитов — так называемых совместимых осмолитов. Эти осмопротекторы хорошо совместимы с физиологическими процессами в клетке и представлены ограниченным числом веществ, включая дисахарид трегалозу, аминокислоту пролин и триметиламмониевое соединение глицин-бетаин. Накопление совместимых осмолитов как адаптация к средам с высокой осмоляльностью эволюционно хорошо сохранилось у бактерий, архей и эукариот. Более того, состав осмолитов, накапливающихся при водном стрессе, сохраняется у представителей разных царств, что отражает фундаментальные ограничения на выбор растворённых веществ, совместимых с функциями макромолекул и клеток. Как правило, микроорганизмы накапливают совместимые осмолиты за счёт их поглощения и синтеза. В настоящем обзоре суммированы молекулярные механизмы накопления совместимых осмолитов у Escherichia coli и Bacillus subtilis — модельных организмов, представляющих грамотрицательные и грамположительные бактерии.