Не сворачивание, а сворачивание: Бактерии тоже организуют свою ДНК, но делают это немного по-другому

Важные новости

Без упаковки но сворачивание: бактерии также организуют свою ДНК, но делают это немного по-другому» /></p>
<p> Различные способы, которыми бактерии, археи и эукариоты организуют свою ДНК, существенно различаются. Фото: Иминь Ху </p>
<p>Оказывается, у некоторых бактерий есть белки, очень похожие на наши, которые организуют ДНК в их клетках. Просто они делают это немного по-другому. Об этом свидетельствуют новые исследования биохимиков Лейденского химического института и Института биологии Макса Планка. Это открытие помогает нам лучше понять, как бактерии организуют свою ДНК, и дает новое представление об эволюции этих видов белков.</p>
<p>«Это не совсем сходится», — подумал профессор Ремус Дэйм, когда прочитал публикацию группы коллег-исследователей. «Они обнаружили структуру белка, аналогичную той, которую определили мои коллеги Бирте Эрнандес Альварес и Викрам Альва из Института биологии Макса Планка в Тюбингене, Германия, которые также открыли этот белок несколько лет назад. Однако способ они утверждали, что этот белок связывается с ДНК, что мне показалось очень нелогичным.»</p>
<h2>Безопасное и аккуратное хранение ДНК</h2>
<p>Дэйм и его коллеги изучали особый тип белка: гистоны. Гистоны играют решающую роль в организации ДНК в клетках эукариот (клетки с ядром) и архей (одноклеточные организмы без ядра). Результаты опубликованы в журнале <i>Nucleic Acids Research</i>.</p>
<p>Дейм говорит: «Молекулы ДНК очень длинные и содержат важную информацию для клетки. Чтобы хранить ДНК безопасно и компактно, необходимо клетка плотно наматывает нити ДНК вокруг «бусинок», состоящих из гистонов». Скручивая ДНК вокруг этих шариков гистонов определенным образом, клетка также может регулировать, какие гены доступны для транскрипции, тем самым регулируя их экспрессию.</p>
<h2>'Точная противоположность тому, что вы ожидали'</h2>
<p> <р>И другая исследовательская группа, и коллеги из Института Макса Планка впервые описали гистоновый белок у бактерии. «Раньше этого не делалось», — говорит Дэйм.</p>
<p>«Код и структура ДНК напоминали упрощенную версию «наших» человеческих гистонов. Вопрос заключался в том, имеют ли они ту же функцию?»< /п> <р><img decoding=

Самые основные организмы на Земле одноклеточные и не имеют ядра. Только около 1970 года было обнаружено, что эти организмы образуют две разные группы, а именно бактерии и археи. На первый взгляд они выглядят похожими, но их биохимия принципиально различна, поэтому мы рассматриваем их как два отдельных домена жизни. Первоначально организмы с клетками, имеющими ядро, эукариоты, включая людей, были отнесены к третьему домену. Однако, согласно последним данным, существует только два домена жизни, и эукариоты относятся к археям. Кредит: Лейденский университет

По мнению конкурирующей группы, это не так; они описали белок, который обволакивает бактериальную ДНК, а затем растягивает ее. Дам говорит: «[Это] прямо противоположно тому, что вы ожидали. Вот почему я связался с нашими коллегами в Германии. Йимин Ху, кандидат наук в Институте Макса Планка, раскрыл структуру белка, связанного с ДНК, и мы знали, как определить функцию белка, и тогда все прекрасно сложилось».

Команда Дэйма провела обширные биохимические анализы и эксперименты с одиночными молекулами. В этих экспериментах изучаются отдельные молекулы, а не большое количество сразу. Дэйм говорит: «Это позволило нам показать, что этот белок делает именно то, что и следовало ожидать: он связывается с бактериальной ДНК совершенно другим способом и делает ее более компактной».

Но происходит это иначе, чем у других форм жизни. У эукариот гистоны образуют структуры, состоящие из восьми единиц. Вместе они образуют белковый шар, вокруг которого обернута ДНК. Подобное случается и у архей, но здесь число единиц бесконечно велико, в результате чего образуются палочковидные структуры. У бактерий все снова оказывается совсем по-другому: белки образуют две единицы, которые не обволакивают ДНК, а сгибают ее, делая ее компактной.

Делаем невидимое видимым

ДНК слишком мала, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом. Так как же изучить влияние белка на эту ДНК? Исследователи придумали простой, но гениальный метод. Они добавляют белки-гистоны к отдельным цепям ДНК и наблюдают, что происходит. Схема довольно проста: один конец нити ДНК закрепляется на стеклянной пластинке, а другой конец свободно висит в воде, как перевернутый маятник. К этому свободному концу прикреплена пластиковая бусина, которую можно увидеть с помощью простого микроскопа.

Поскольку бусины прикреплены снизу, диапазон их движения ограничен. Затем вы добавляете белок. Кандидат наук. Кандидат Сэмюэл Шваб объясняет: «Движение шариков затем расскажет нам, что происходит с ДНК. Если мы добавим белок, который делает ДНК более компактной, например, наш гистоновый белок, мы увидим, что шарики начнут двигаться меньше. дольше вы увидите больше движения. Таким образом, вы можете косвенно собрать информацию о функции белка».

Появление на ранней стадии эволюции

Исследование дает нам больше информации о функционировании гистонов у бактерий, а также проливает новый свет на раннюю эволюцию этих важнейших белков. Тот факт, что простая форма гистонов уже существует у некоторых бактерий, позволяет предположить, что они возникли на ранних стадиях эволюции. «Точно определить сложно», — говорит Дэйм.

«Но наше открытие показывает, что бактериальные гистоны могут быть ранней, базовой формой более сложных белковых шариков, которые мы обнаруживаем у эукариот и архей. Даже простые формы жизнь, по-видимому, уже использовала сложные механизмы для управления своими генами. Таким образом, постепенно мы получаем более глубокое понимание фундаментальных сходств и различий между организмами на нашем эволюционном дереве».

< Strong>Дополнительная информация: Yimin Hu et al., Бактериальный гистон HBb из Bdellovibrio бактериоворуса уплотняет ДНК путем изгиба, Исследование нуклеиновых кислот (2024). DOI: 10.1093/nar/gkae485

Информация журнала: Исследования нуклеиновых кислот

Предоставлено Лейденским университетом

Новости сегодня

Последние новости