Слушать новости
Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Новости науки

Физики изучили структуру, защищающую геном бактерий от антибиотиков

Прослушать новость
Остановить прослушивание

Российские физики исследовали 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. О своей работе ученые сообщили в журнале FEBS Letters. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда (РНФ).

Многие бактерии в ответ на стрессовые условия, такие как окислительный стресс, тепловой шок, воздействие ультрафиолета, радиации и антибиотиков, образуют высокоупорядоченные, энергонезависимые внутриклеточные структуры, которые хорошо защищают ДНК бактериальной клетки. Впервые такая стратегия была выявлена у кишечной палочки в 1992 году. Механизм защиты заключается в совместной кристаллизации ДНК клетки с белком Dps, активная наработка которого в клетке происходит как раз в стрессовых условиях. Несмотря на многочисленные последующие исследования этого механизма, никому не удавалось детально визуализировать комплекс полностью и определить положение ДНК в структуре кристалла. Перед учеными стояла непростая задача определить структуру этого комплекса для дальнейших исследований.

«Для визуализации и определения параметров структуры комплекса Dps-ДНК мы использовали два взаимодополняющих структурных метода: малоугловое рентгеновское рассеяние и криоэлектронная томография. Первый метод позволил проводить быстрый скрининг условий для сокристаллизации белка и ДНК, а также определить параметры кристаллической решетки с высокой степенью точности. С помощью второго мы впервые смогли наблюдать взаимное расположение молекул Dps и ДНК в комплексе. Насколько нам известно, эти методы и подходы никогда раньше не использовались для изучения кристаллов Dps-ДНК. Таким образом, нами были определены условия формирования комплексов, их параметры, размер и тип упаковки», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Любовь Дадинова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН (Москва).

Объединив данные, полученные с помощью малоуглового рентгеновского рассеяния и криоэлектронной томографии, ученые смогли визуализировать комплекс Dps-ДНК и однозначно определить положение белка и ДНК в комплексе. Физики узнали, что со-кристаллы обладают кристаллической структурой из трех векторов, имеют размеры от 80 до 300 нм и состоят из 3-8 слоев, образованных Dps, чередующихся со слоями параллельно или антипараллельно уложенных цепочек ДНК, вероятно, частично обвивающих белок.

Работа российских ученых в области исследования комплексов Dps-ДНК окажет большое влияние на мировую фармацевтику. Выяснение фундаментальных биохимических, генетических и структурных основ устойчивости микроогранизмов к негативным факторам имеет первостепенное значение для разработки инновационных терапевтических подходов.