Исследован механизм защиты генома бактерий от воздействия антибиотиков

17.06.2020

Команда исследователей ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН исследовала структуру кристаллического комплекса ДНК со стресс-индуцированным белком Dps. Она является основным фактором защиты содержащей ДНК области клетки от неблагоприятных условий, в том числе действия антибиотиков. В ходе исследования ученым впервые удалось детально рассмотреть кристаллический комплекс Dps-ДНК и определить его параметры с помощью метода малоуглового рентгеновского рассеяния и криоэлектронной томографии. В будущем знания, полученные исследователями, помогут преодолеть проблему устойчивости бактерий к антибиотикам и позволят разработать новые фармацевтические препараты.

Многие бактерии в ответ на окислительный стресс, тепловой шок, воздействие ультрафиолета, радиации и антибиотиков могут создавать высокоупорядоченные энергонезависимые внутриклеточные структуры, которые хорошо защищают ДНК от повреждений. Раньше всех такое поведение исследователи заметили у кишечной палочки в 1992 году. Такая защита создается благодаря совместной кристаллизации ДНК клетки с белком Dps, который вырабатывается в стрессовых условиях.

Несмотря на множество более ранних исследований этого механизма, ученые до сих пор не смогли детально визуализировать комплекс полностью и определить положение молекулы ДНК в структуре кристалла. Решить эту проблему смогли российские ученые, которые в новой работе представили описание структуры комплекса для дальнейших исследований.

«Чтобы визуализировать и определить параметры структуры комплекса Dps-ДНК, мы использовали два взаимодополняющих метода: малоугловое рентгеновское рассеяние и криоэлектронную томографию. С помощью первого метода мы смогли проводить быстрый скрининг условий для сокристаллизации белка и ДНК, а также достаточно точно определить параметры кристаллической решетки. Второй метод позволил впервые наблюдать взаимное расположение молекул Dps и ДНК в комплексе. Насколько нам известно, до сих пор никто никогда не использовал эти методы для исследования кристаллов Dps — ДНК», — говорит одна из исследователей, научный сотрудник Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН Любовь Дадинова.

С помощью объединения данных от малоуглового рентгеновского рассеяния и криоэлектронной томографии авторы смогли визуализировать комплекс Dps — ДНК и выяснить положение белка и ДНК в комплексе. Ученые показали, что структуры имеют кристаллическую структуру, состоящую из трех векторов с размерами от 80 до 300 нм. Каждый из них состоит из 3–8 слоев, образованных Dps, чередующихся со слоями параллельно или антипараллельно уложенных цепочек ДНК, вероятно, частично обвивающих белок.

СМИ об исследовании:
Исследован механизм защиты генома бактерий от воздействия антибиотиков. «Indicator.ru»
Физики изучили структуру, защищающую геном бактерий от антибиотиков. «Газета.Ru»
Физики изучили структуру, защищающую геном бактерий от антибиотиков. «Поиск»