Teadlased leiavad molekulaarlüliti, mis käivitab bakteriaalse patogeensuse

GTA V? NAGU OMG! ARVUTI CRASHIB? PIGEM EI? KÜSIMUSED MILLELE TEADLASED SIIANI VASTUSEID EI LEIA! (Juuli 2019).

Anonim

Teadlased on esimest korda avastanud molekulaarsed sammud, mis lülitavad bakterite patogeensed geenid sisse. Energiasektori Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) abil, kasutades suure võimsusega röntgenpildi võtteid, näitasid, et histooni sarnased valgud, mis seostuvad DNA-ga, on seotud geneetilise keha füüsilise keerdumisega ja et kromosoomide superkoolimine võib käivitada geenide ekspressiooni, mis muudavad mikroobi invasiivseks.

Uuringute autorid ütlesid, et uuring, mis avaldatakse ajakirjas Science Advances 29. juulil, võiks avada uued võimalused bakteriaalsete infektsioonide ennetamiseks või raviks mõeldud ravimite väljatöötamiseks.

Uurijad vaatasid, kuidas DNA pikad ahelad on kinni painutatud, vajadus, kui nad sobivad kompaktseteks ruumideks. Eukarüootide jaoks ümbritsevad ahelad histooni valgud ümber tuuma. Ühekambriliste prokarüootide puhul, mis sisaldavad baktereid, on histoonid HU-valkud ja kromosoomid seostuvad nukleotiidiga, millel puudub membraan.

Kui DNA tihendamise normaalsed keerdumised ja muutused muutuvad superkülliks, võib tekkida probleeme.

"On teada, et DNA superkoolimine põhjustab patogeensust bakterites, kuid täpselt, kuidas bakteriaalne kromosoom on kondenseerunud, organiseeritud ja lõpuks eraldatud olnud üle poole sajandi moslemit, " ütles Berkeley uurimistöö juhendaja Michal Hammel Lab Molekulaar Biofüüsika ja Integreeritud Bioimages Division. "Mida me esimest korda tegime, oli E. coli-s visualiseerida, kuidas see pakkimine on tehtud, ja avastasime ka, et HU-valkude pakitud kromosoomid võivad geenide ekspressiooni käivitada. See on uus."

HU hõivamine tegevuses

Nende molekulaarsete mehhanismide selgitamine hõlmas HU valkude tuvastamist erinevatel resolutsioonidel ja etappidel, kasutades selleks kahte kiirklaasi Berkeley Labi Advanced Light Source - DOE Office of Science Facility. Vanemteadur John Taineri juhitud SIBYLSi (struktuurselt integreeritud bioloogia loodusteaduste) baasilind ühendab röntgenkristallograafia ja väikese nurga röntgenikiirguse (SAXS) võime. Kristallograafia näitas aatomi tasemel üksikasju selle kohta, kuidas HU valke interakteeriti bakteriaalse DNA-ga, samas kui SAXS suutis näidata, kuidas HU valgud kokku pani ja mõjutasid pikemaid DNA ahelaid lahuses.

Selleks, et saada selge ettekujutus sellest, kuidas selline keerdumine ja pakkimine manifesteerub raku tasandil, astus Hammel Berkeley Labi teadur Carolyn Larabelli, Riikliku röntgentograafia keskuse (NCXT) direktori, samuti täiustatud valgusallika baasil.

"Me vajame nende erinevate meetodite koostoimet, et saada üldine pilt sellest, kuidas HU-d interakteerudes DNAga baktereid mõjutavad, " lisas Larabell, kes on ka San Antonio UC San Antonio anatoomia professor. "Röntgentomograafia abil suudame loodusliku kontrasti näha orgaanilises materjalis võimalikult lähedase elusolukorraga ja saame pakkuda kvantitatiivseid võrdlusi selle kohta, kuidas kromosoomid olid E. coli patogeensetes ja normaalsetes tüvedes "

Larabell arvutas, et patogeense E. coli geneetiline materjal on nii tihedalt pakitud, et see tarbib vähem kui poole kogusest võrreldes selle mitte-mutantse ekvivalendiga.

Eesmärk patogeneesi juhtimiseks

Enne seda paberit oli arvata, et ensüümi topoisomeraas oli bakterite DNA-d sisenemise peamine põhjus. See uus uuring näitab, et topoisomeraasist sõltumatult oli HU valkude kogumi muutmine piisav, et indutseerida muutusi DNA mähises bakterite kasvu erinevatel etappidel.

"HU valkude kui geeniekspressiooni käivitajana on tähelepanuväärne, et see on kiire, " ütles Hammel. "See on mõistlik kui bakterite ellujäämismehhanism, mis peab kiiresti kohanema erinevate keskkonnadega."

Uuringu tulemused tekitavad ka küsimuse: kas patogeensust saab sisse lülitada, kas see võib ka välja lülitada?

"Me kindlasti loodame vastata sellele küsimusele edaspidistes uuringutes, " ütles Hammel. "Need HU-vastasmõjud võivad olla atraktiivne sihtmärk ravimitele, mis kontrollivad patogeensust mitte ainult bakterite, vaid ka teiste sarnaste geneetiliste struktuuridega mikroobide suhtes."

menu
menu