Protein aggregates carry non-genetic memory in bacteria after stresses

Abstract

Protein aggregation is related to the formation of oligomers and aggregates, leading to impaired cellular processes. The protein aggregates formation is associated with pathologies and ageing in eukaryotes whereas in bacteria aggregation causes dramatic changes in growth rate, stress resistance and virulence, and eventually these aggregates play a functional role. Both cellular and environmental factors enhance protein damage via aggregation, nonetheless, upon sublethal doses of proteotoxic environmental stressors, protein aggregates may improve cellular robustness and carry a type of non-genetic memory of the previous stressors through several generations. Emerging data on aggregated proteins, carrying non-genetic (epigenetic) traits, show that protein-based inheritance is known within all three kingdoms of living organisms. This review focuses on the protein aggregates as carriers of non-genetic memory in bacteria.

Агрегування білків пов’язане з утворенням олігомерів і комплексів, що призводять до порушень клітинних процесів. Утворення білкових агрегатів асоціюється з патологіями та старінням у еукаріотів, тоді як у бактерій цей процес викликає різкі зміни швидкості росту, стійкості до стресу і вірулентності.Проте, за певних обставин ці агрегати відіграють функціональнуроль. Фактори навколишнього середовища та внутрішньоклітинні фактори посилюють пошкодження білка за рахунок його скупчення, тим не менш, за сублетальних доз протеотоксичних стресових факторів навколишнього середовища, білкові агрегати можуть покращувати стійкість клітин та зберігати механізмиепігенетичної пам’яті про дію попередніх стресорів протягом декількох поколінь. Наведені дані про агреговані білки, що мають ознаки негенетичного (епігенетичного) спадкування, показують, що успадкування на основі білка відомо в усіх трьох царствах живих організмів. У цьому огляді увагу акцентовано на білкових агрегатах як носіях негенетичної пам’яті бактерій.

Агрегация белка связана с образованием олигомеров и агрегатов, что приводит к нарушениям клеточных процессов. Образование белковых агрегатов связано с патологиями и старением у эукариот, тогда как у бактерий агрегация вызывает резкие изменения скорости роста, устойчивости к стрессу и вирулентности, но в определенних обстоятельствах эти агрегаты играют функциональную роль. Факторы окружающей среды и внутриклеточные факторы усиливают повреждение белка за счет агрегации, тем не менее, при сублетальных дозах протеотоксических стрессовых факторов окружающей среды белковые агрегаты могут улучшать устойчивость клеткок и сохранять механизмы негенетической памятио предыдущих стрессорах в течение нескольких поколений. Приведенные в обзоре данные показывают, что агрегированные белки обладают признаками негенетического наследования, и этоявление распространено во всех трех царствах живых организмов. В этом обзоре основное внимание уделяется белковым агрегатам как носителям негенетической памяти у бактерий.