Новооткрытая роль CTP в точном делении бактериальных клеток

Для эффективного роста и размножения бактерии должны координировать деление клетки с сегрегацией хромосом. Ключевым для этого процесса у бактерии Bacillus subtilis (часто встречающейся в почве и кишечнике человека и жвачных животных) является белок Noc (Nucleoid Occlusion Factor).

Noc связывается с определёнными участками на хромосоме, а затем рекрутирует другие молекулы Noc, формируя крупный белковый комплекс.

Часть белка Noc также способна связываться с клеточной мембраной, подтягивая хромосомную ДНК к мембране. Это освобождает пространство для работы аппарата клеточного деления, позволяя клетке разделиться надвое, сохранив ДНК в стороне и неповреждённой.

До сих пор было неясно, как устанавливается и регулируется физическая связь между хромосомной ДНК, белком Noc и клеточными мембранами. Чтобы решить эту загадку, исследователи из группы доктора Тун Ле и научных платформ Центра Джона Иннеса объединились с профессором Джеффом Эрингтоном и доктором Лин Ву из Университета Ньюкасла.

Команда показала, что небольшая и распространённая молекула цитидинтрифосфат (CTP) играет ключевую роль в функциях Noc. Связывание CTP позволяет Noc "распространяться" по ДНК, формируя крупный белковый комплекс. CTP также "включает" мембраносвязывающую способность Noc. Мутантные формы Noc, дефектные по связыванию CTP, теряют способность подтягивать ДНК к клеточной мембране.

Исследователи отмечают, что молекулярные "переключатели", зависимые от аденозинтрифосфата (ATP) или гуанозинтрифосфата (GTP), повсеместно распространены в биологии, но "переключатели" на основе CTP, подобные обнаруженному в Noc, до сих пор описываются редко.

Исследование предполагает, что эти ранее редко идентифицируемые CTP-переключатели могут быть гораздо более распространены, чем считалось ранее, и могут открыть путь к разработке лекарств, нацеленных на процесс сегрегации хромосом или деления клеток у бактерий.

"Предыдущие исследования показали, что новые практические применения и инновации проистекают из фундаментальных открытий. Понимание механизмов, лежащих в основе связывания и гидролиза CTP, и того, как эволюционируют CTP-переключатели, откроет множество новых и неожиданных направлений для исследований и применения", — сказал Адам Джалал, первый автор исследования.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Cell.