Учёные раскрыли новый механизм ксеногенного сайленсинга у бактерий

Латеральный перенос генов играет важную роль в эволюции генома и адаптации прокариот к окружающей среде. Белки ксеногенного сайленсинга могут избирательно "заглушать" вновь приобретённые молекулы ДНК, чтобы защитить клетки от вредного воздействия генов, полученных при LGT. H-NS, ДНК-связывающий белок, ассоциированный с нуклеоидом, является важным ксеногенным сайленсером.

Исследователи из группы доктора Ван Сюэсюэ из Южно-Китайского морского института океанологии Китайской академии наук, изучая Shewanella, обнаружили ключевой процесс ксеногенного сайленсинга. Сайленсинг профага зависел от температурозависимой посттрансляционной модификации белка H-NS хозяина у S. oneidensis.

Работа была опубликована в Nucleic Acids Research 8 марта. Впервые показано, что посттрансляционная модификация H-NS может действовать как регуляторный переключатель для контроля активности профага в геноме хозяина.

Исследователи показали, что H-NS "заглушал" профаг, распознавая его эксцизионазу. При комнатной температуре большая часть белка H-NS в клетке была фосфорилирована. Фосфорилированный H-NS мог подавлять экспрессию цитотоксических генов на профаге.

Однако низкая температура способствовала дефосфорилированию H-NS и изменяла его связывание с ДНК, что снимало подавление с этих генов. Таким образом, H-NS сайленсировал специфический профаг и помогал Shewanella адаптироваться к низкотемпературной среде.

В частности, фосфорилирование H-NS по остатку Ser42 было критически важно для подавления генов, индуцируемых холодом, включая эксцизионазу профага CP4So, белок холодового шока и стресс-чувствительную хемосенсорную систему. В противоположность этому, нефосфорилированный H-NS снимал репрессию с промоторной активности этих генов/оперонов, позволяя их экспрессию при низких температурах.

Результаты исследования иллюстрируют новый способ принятия решений для ксеногенного сайленсинга в ответ на температурные сдвиги у бактерий и дают новое понимание того, как бактерии подавляют и активируют гены, полученные при LGT, в ответ на изменения окружающей среды.