Учёные раскрыли скрытые структуры в бактериальной ДНК

Исследователи из Центра геномной регуляции (CRG) под руководством Луиса Серрано изучили организацию ДНК у патогена пневмонии Mycoplasma pneumoniae — организма с чрезвычайно маленьким геномом. Его кольцевая хромосома в пять раз меньше, чем у более крупных бактерий, например, кишечной палочки E. coli.

Используя метод Hi-C для выявления взаимодействий между разными участками ДНК, учёные создали трёхмерную «карту» хромосомы Mycoplasma. С помощью микроскопии сверхвысокого разрешения они подтвердили, что эта компьютерная модель соответствует реальной организации хромосомы внутри бактериальных клеток.

Ключевые открытия:

• Кольцевая хромосома Mycoplasma организована одинаково во всех клетках: область начала репликации (Origin) находится на одном конце структуры, а середина хромосомы — на противоположном. Это похоже на организацию у некоторых более крупных бактерий.
• Несмотря на крошечный геном и наличие всего около 20 различных ДНК-связывающих белков (против сотен у других видов), хромосома Mycoplasma организована в чёткие структурные домены. Каждый домен содержит гены, которые включаются или выключаются согласованно.

Значение исследования:

Ведущий автор работы Мари Труссар отметила: «Это исследование показывает, что организацию и контроль генов нельзя понять, просто взглянув на линейную последовательность ДНК в геноме. Чтобы получить полную картину регуляции генов, необходимо учитывать трёхмерную организацию хроматина».

Открытие предполагает, что этот уровень организации и генетического контроля, достигаемый с помощью всего нескольких ДНК-связывающих белков и структурных свойств самой ДНК, является общим для всех живых клеток — от самых крупных до самых маленьких.

Полученные данные будут использованы в исследованиях, направленных на контроль и манипулирование активностью генов в генетически модифицированных бактериях, что имеет множество медицинских и промышленных применений.