Бактерии организуют ДНК не обёртыванием, а изгибанием
Некоторые бактерии обладают белками, похожими на гистоны человека, которые организуют ДНК в клетках, но делают это иначе. Это открытие биохимиков из Лейденского института химии и Института биологии Макса Планка помогает понять организацию ДНК у бактерий и эволюцию таких белков.
Профессор Ремус Дейм усомнился в выводах коллег, описавших, что бактериальный гистоноподобный белок обёртывает ДНК и растягивает её. "Это полная противоположность тому, чего можно было бы ожидать", — сказал он.
Безопасное и компактное хранение ДНК
Исследователи изучали гистоны — белки, играющие ключевую роль в организации ДНК у эукариот (клеток с ядром) и архей (одноклеточных организмов без ядра). Результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.
"Чтобы хранить ДНК безопасно и компактно, клетка плотно наматывает нити ДНК на "бусины" из гистонов", — объясняет Дейм.
Ожидания подтвердились
Впервые две группы исследователей описали гистоновый белок у бактерии. Группа Дейма провела биохимические анализы и эксперименты на одиночных молекулах.
"Мы смогли показать, что этот белок делает именно то, чего и следовало ожидать: он связывается с бактериальной ДНК и делает её более компактной", — говорит Дейм.
Однако механизм отличается:
- У эукариот гистоны образуют структуры из восьми единиц, формируя белковый шар, вокруг которого обёрнута ДНК.
- У архей число единиц велико, что приводит к образованию стержневидных структур.
- У бактерий белки образуют две единицы, которые не обёртывают ДНК, а изгибают её, обеспечивая компактизацию.
Как увидеть невидимое
Чтобы изучить влияние белка на ДНК, учёные использовали ingenious метод:
- Один конец нити ДНК закрепляли на стеклянной пластине, а к другому концу прикрепляли пластиковую бусину.
- Добавляли гистоновые белки.
- Наблюдали за движением бусины под микроскопом.
"Если мы добавляем белок, который делает ДНК более компактной, мы видим, что бусины начинают двигаться меньше", — объясняет аспирант Самуэль Шваб.
Раннее появление в эволюции
Открытие проливает свет на раннюю эволюцию гистонов. Существование их простой формы у некоторых бактерий предполагает, что они появились очень рано.
"Наше открытие показывает, что бактериальные гистоны могут быть ранней, базовой формой более сложных белковых комплексов, которые мы находим у эукариот и архей", — заключает Дейм.