Белки, перемещающие ДНК в бактерии, удивительно похожи на белки наших клеток

При делении клеток как у высших организмов, так и у бактерий, ДНК должна сегрегироваться, чтобы каждая новая клетка получила необходимую долю удвоенной ДНК. Хотя предыдущие исследования указывали, что бактерии и высшие организмы используют для этого совершенно разные системы, исследователи из A*STAR обнаружили бактерию, которая использует филаменты с ключевыми сходствами с филаментами многоклеточных организмов, включая человека.

Роберт Робинсон из Института молекулярной и клеточной биологии A*STAR давно интересуется тем, что он называет "биологическими машинами", перемещающими ДНК при делении клеток. Он и его коллеги выяснили из анализа геномного секвенирования, что в аппарате для перемещения ДНК у бактерии Bacillus thuringiensis есть нечто особенное.

Вместе с международной командой коллег исследователи из A*STAR использовали электронную микроскопию и биохимический анализ, чтобы изучить, как в этой бактерии перемещаются небольшие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Они идентифицировали новую форму бактериального филамента, который объединяется в тубулы, имеющие некоторые сходства с микротрубочками, наблюдаемыми у высших организмов. Ранее изученные бактериальные системы также используют белковые филаменты для перемещения ДНК, но они не демонстрируют столь очевидного сходства с системами высших организмов. Новообретенное сходство у Bacillus thuringiensis представляет большой интерес с эволюционной точки зрения, поскольку предполагает, что эволюция снабдила по крайней мере некоторые бактерии и многоклеточные организмы разными аппаратами, но схожими методами для манипуляции ДНК.

Помимо важности для понимания бактерий, это знание открывает практические возможности для применения. Открытие конкретно проливает свет на движение плазмидной ДНК, а генетические инженеры используют плазмиды в качестве векторов для доставки чужеродных генов в бактерии, чтобы модифицировать их для выполнения полезных новых задач. "Понимание сегрегации плазмид позволяет нам вмешиваться в этот процесс", — говорит Робинсон. Он объясняет, что исследование раскрывает "новые инструменты", которые можно использовать для манипулирования бактериями, а также применять в синтетической биологии — попытке конструировать новые живые системы из простых частей.

"Мы стремимся объединиться с учеными в Сингапуре, которые работают над созданием наномашин и нанопроводов", — добавляет Робинсон. Концепция создания молекулярных компонентов и машин для использования в производстве, медицине или вычислениях привлекает внимание многих исследовательских групп по всему миру. Таким образом, открытие, сделанное на Bacillus thuringiensis, однажды может быть использовано для манипулирования ДНК и другими молекулами внутри синтетических структур, расширяющих возможности биологических машин для новых применений.