Как бактерии контролируют детоксикацию: роль белка NusA и рибопереключателей

Бактерии постоянно адаптируются, чтобы конкурировать за питательные вещества и противостоять угрозам, таким как антибиотики и токсины. Исследователи из Мичиганского университета изучили, как РНК-полимераза (фермент, синтезирующий РНК на матрице ДНК) замедляется в процессе транскрипционного паузирования. Они обнаружили, что белок N-utilizing substance A (NusA) совместно с элементом регуляции рибопереключателем тонко настраивает скорость транскрипции для контроля экспрессии генов.

Ключевые выводы:

• NusA — бактериальный белок, не встречающийся в клетках человека или дрожжей, что делает его потенциальной мишенью для разработки новых антибиотиков.
• Исследователи изучили фторид-связывающий рибопереключатель, который контролирует экспрессию гена экспортера, удаляющего этот токсин из бактерии.
• Ранее считалось, что рибопереключатели связывают лиганды (например, ион фторида) без влияния белков. Новое исследование показывает, что они взаимодействуют с клеточными машинериями.
• Используя метод одномолекулярной микроскопии с флуоресцентными метками, учёные в реальном времени наблюдали динамическое связывание NusA с транскрипционным комплексом.
• Механизм регуляции: Когда ион фторида связывается с рибопереключателем, изменённая структура РНК не только вызывает паузу РНК-полимеразы, но и подавляет связывание NusA с ферментом. Это ускоряет последующую транскрипцию, повышая вероятность экспрессии гена детоксикации.

Как пояснил старший автор работы, профессор Нильс Вальтер, существует "перетягивание каната" между связыванием иона фторида (что отталкивает белок NusA) и связыванием самого NusA (что подавляет связывание иона). Такая динамическая регуляция позволяет бактерии гибко адаптироваться к изменяющимся уровням токсина. Понимание этого процесса открывает новые возможности для создания антибиотиков, которые могли бы нарушить способность патогенных бактерий к детоксикации.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.