Posted in Зелёная зона

Биологи раскрыли молекулярный механизм деления бактериальных клеток

on
Дастан Темиров

Молекулярная структура белка, соединенная с цепочкой ДНК на темном фоне.
Группа ученых под руководством Давида Ревертера из Автономного университета Барселоны определила молекулярный механизм, управляющий процессом деления бактериальных клеток. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, описывает взаимодействие белка MraZ с генетическим кластером dcw. Этот процесс лежит в основе жизнедеятельности большинства известных видов бактерий.

Деление клеток требует скоординированной работы множества белков. Инструкции для этого процесса у бактерий сосредоточены в группе генов, называемой опероном dcw. Этот кластер содержит информацию, необходимую как для самого деления, так и для построения клеточной стенки. Активация генов происходит при участии транскрипционных факторов – специальных белков, которые связываются с промотором, участком ДНК, обозначающим начало считывания генетического кода.

Роль основного регулятора в этой системе выполняет белок MraZ. Для изучения его работы ученые использовали методы рентгеновской кристаллографии и криоэлектронной микроскопии. Объектом исследования стала бактерия Mycoplasma genitalium, которая часто применяется в лабораторных условиях из-за малого размера ее генома. Исследователям удалось визуализировать взаимодействие белка с ДНК на атомном уровне.

В ходе работы выяснилось, что промотор оперона dcw состоит из четырех повторяющихся сегментов, называемых «боксами». Ранее считалось, что структура MraZ представляет собой замкнутое кольцо из восьми идентичных субъединиц. Однако детальные снимки показали, что для связывания с ДНК молекула белка деформируется. Кольцевая структура разрывается, позволяя четырем субъединицам точно соединиться с соответствующими участками генетического кода.

До настоящего момента механизм деления изучали преимущественно с помощью биохимических тестов и компьютерного моделирования. Прямая визуализация процесса подтвердила, что эта система универсальна для большинства видов бактерий. Сходство белков MraZ и последовательностей промоторов у разных микроорганизмов позволяет предположить, что аналогичным образом деление регулируется у большинства существующих видов. В исследовании также принимали участие специалисты из синхротронного центра ALBA и Института генетики, молекулярной и клеточной биологии в Страсбурге.

Дастан Темиров

Дастан Темиров – научный журналист издания «Град науки», чьи материалы охватывают самые разные области знаний от глубин космоса до микромира человеческого организма. В рубрике «Звездный бульвар» он увлекательно рассказывает о загадочных ледяных «снеговиках» в поясе Койпера , влиянии колеблющейся джет-струи черной дыры на подавление рождения звезд и масштабном анализе форм галактик, который подтвердил стандартную модель космологии. Не менее глубоко журналист погружается в сложные вопросы фундаментальной науки и материаловедения на «Проспекте металлургов». Здесь он освещает поиск нарушений в Стандартной модели физики с помощью китайского эксперимента MACE , достижение стабильной плазмы сверхвысокой плотности на китайском токамаке EAST и уникальное применение марганца для превращения углекислого газа в водородное топливо.

Особое внимание Дастан уделяет медицинским исследованиям в «Аптекарском переулке». Читатели узнают из его статей об использовании клеточной терапии CAR-T для ускорения регенерации кишечника , применении магнитных наночастиц для одновременного лечения рака и восстановления костей , а также о генетическом маркере CD27, который выступает ключом к повышению эффективности противораковых вакцин. В материалах для «Площади разума» он исследует связь потери памяти с общим изменением структуры мозга и описывает создание лабораторных мини-мозгов как новый шаг к пониманию шизофрении и биполярного расстройства. Экологические и эволюционные загадки журналист раскрывает в «Зеленой зоне», где объясняет, как коралловые рифы задают суточный ритм жизни океанским микробам и почему люди по уровню моногамии оказались ближе к бобрам, чем к шимпанзе.

В публикациях для «Набережной стихий» Дастан Темиров поднимает глобальные климатические проблемы, анализируя связь климат-феномена ЭНСО с мировыми засухами и наводнениями и масштабное исчезновение тысяч ледников, пик потерь которых назван к 2100 году. Кроме того, он виртуозно реконструирует события прошлого в рубрике «Старый город», описывая, как метаболизм древних животных раскрыл детали климата и болезней прошлого , каким образом массовое вымирание привело к доминированию челюстных позвоночных и почему Карнакский храм считался священным островом в русле древнего Нила.

Прогулка по граду науки