Истражувачки тим од Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), предводен од Дејвид Ревертeр, го откри молекуларниот механизам што ја контролира делбата на бактериите. Ова откритие, објавено во списанието Nature Communications, покажува како протеинот MraZ се врзува за генскиот кластер dcw и ја вклучува „програмата“ за клеточна делба.
Што е dcw операнот?
Кај повеќето бактерии, упатствата за клеточна делба се организирани во група гени наречена dcw операн. Овој генски кластер ги содржи информациите потребни за создавање протеини што ја овозможуваат поделбата на клетката, но и изградбата на бактерискиот клеточен ѕид.
Активирањето на овие гени го контролираат транскрипциски фактори — протеини што се врзуваат за специфичен дел од ДНК, наречен промотор, каде што започнува препишувањето на генетската информација.
Ролјата на MraZ
Еден од најважните регулатори е токму MraZ, кој воедно е и првиот ген во dcw операнот кај сите бактерии. Кога MraZ го активира овој генски кластер, клетката започнува да произведува протеини неопходни за делба. Со други зборови, MraZ делува како клучен „вклучувач“ на процесот што им овозможува на бактериите да се размножуваат.
Како научниците го видоа механизмот?
Тимот од UAB користел напредни техники од структурната биологија, меѓу кои рентгенска кристалографија и криоелектронска микроскопија. Благодарение на овие методи, научниците успеале да ја видат врската меѓу MraZ и ДНК на dcw операнот кај бактеријата Mycoplasma genitalium, позната по својот исклучително мал геном.
Промоторот на овој операн содржи четири повторливи сегменти, или „боксови“, составени од по шест нуклеотиди. Токму овие повторувања се клучни за регулацијата на транскрипцијата.
Изненадувачка промена во обликот на протеинот
На криоелектронските снимки, истражувачите виделе дека MraZ мора да претрпи структурна промена за успешно да се врзе за ДНК. Протеинот е октамер — прстенест комплекс од осум идентични подединици во форма на крофна. Но, неговата природна закривеност не одговара на четирите „боксови“ на промоторот.
„Ова е изненадувачко набљудување. За да ја регулира делбата на клетката, гледаме како крофната се крши и деформира така што четири од подединиците можат да се врзат за четирите боксови на промоторот“, објаснува Ревертeр.
Зошто ова откритие е важно?
Директното визуелизирање на интеракцијата меѓу MraZ и промоторската ДНК претставува голем чекор напред. Досега научниците најчесто се потпираа на биохемиски експерименти и компјутерски модели за да го разберат овој механизам.
Според Ревертeр, овој регулаторен систем најверојатно е широко распространет кај бактериите, бидејќи MraZ протеините се многу слични, имаат ист октамерски облик, а и ДНК секвенците на промоторите што ја контролираат делбата се речиси исти.
- Откриен е клучниот механизам за бактериска клеточна делба
- MraZ се врзува за dcw операнот и ја активира транскрипцијата
- Структурата е видена со криоелектронска микроскопија
- Откритието може да важи за многу бактериски видови
Истражувањето е резултат на соработка меѓу тимот на UAB, синхротронoт ALBA и сервисот за криоелектронска микроскопија при Институтот за генетика и молекуларна и клеточна биологија во Стразбур, Франција.
