Исследование, чтобы быть изданным 29 июля в журнале Science Advances, могло открыть новые проспекты в развитии наркотиков, чтобы предотвратить или лечить бактериальную инфекцию, сказали авторы исследования.Исследователи смотрели на то, как длинные берега ДНК – трудная рана, необходимость, если они должны вписаться в компактные места. Для эукариотов берега обертывают вокруг белков гистона, чтобы соответствовать в ядре. Для одноклеточных прокариотов, которые включают бактерии, белки HU служат гистонами и связкой хромосом в nucleoid, который испытывает недостаток в мембране.
Когда нормальные изгибы и повороты уплотнения ДНК превращаются в супернамотку, проблема может начаться.«Было известно, что супернамотка ДНК приводит к патогенности у бактерий, но точно то, как бактериальная хромосома сжата, организована, и в конечном счете отдельная, было загадкой для за полвека», сказал автор лидерства исследования Михал Хаммель, исследователь в Молекулярной Биофизике Berkeley Lab и Интегрированном Подразделении биоимиджинга. «Что мы сделали впервые должен был визуализировать в E. coli, как эта упаковка сделана, и мы также обнаружили, что способ, которым белки HU упаковывают хромосомы, может вызвать экспрессию гена.
Это новое».Завоевание HU в действииОбъяснение этих молекулярных механизмов повлекло за собой отображение белки HU в различных резолюциях и стадиях, используя два beamlines в Продвинутом Источнике света Berkeley Lab, Офисе САМКИ Научного Пользовательского Средства.
ПРЕДСКАЗАТЕЛЬНИЦЫ (Структурно Интегрированная Биология для Наук о жизни) beamline, направленный старшим научным сотрудником Джоном Тэйнером, объединяют кристаллографию рентгена и возможности маленького углового рассеивания рентгена (SAXS). Кристаллография предоставила подробную информацию атомного уровня того, как белки HU взаимодействовали с бактериальной ДНК, в то время как SAXS смог показать, как белки HU собрали и затронули более длинные берега ДНК в решении.Получить ясный смысл того, как то скручивание и упаковка деклараций на клеточном уровне, Хаммель объединился с ученым способности Berkeley Lab Кэролайн Ларабелл, директором Национального Центра Томографии рентгена (NCXT), также базирующийся в Продвинутом Источнике света.
«Нам было нужно взаимодействие этих различных методов, чтобы получить общую картину того, как взаимодействия HU с ДНК затрагивали бактерии», добавил Ларабелл, который является также преподавателем анатомии в Сан-Франциско UC. «С томографией рентгена мы в состоянии видеть естественный контраст в органическом материале в максимально близко к живущему государству, и мы можем обеспечить количественные сравнения того, насколько уплотненный хромосомы были в патогенных и нормальных напряжениях E. coli».Larabell вычислил, что генетический материал в патогенном E. coli так плотно упакован, что это потребляет меньше, чем половина объема по сравнению с его коллегой немутанта.Цель управлять патогенезомПеред данной статьей считалось, что фермент topoisomerase был основным водителем намотки ДНК у бактерий.
Это новое исследование показывает, что, независимый от topoisomerase, изменяя собрание белков HU был достаточно, чтобы вызвать изменения в намотке ДНК на различных стадиях бактериального роста.«Что известно о белках HU, как спусковой механизм для экспрессии гена – то, что это быстро», сказал Хаммель. «Это имеет смысл как механизм выживания для бактерий, которые должны приспособиться быстро к различной окружающей среде».
Результаты исследования также уклоняются от предмета спора: Если патогенность может быть включена, она могла бы также быть выключена?«Мы, конечно, ожидаем отвечать на тот вопрос в будущих исследованиях», сказал Хаммель. «Эти взаимодействия HU могли быть привлекательной целью наркотиков, которые управляют патогенезом, не только бактерий, но и других микробов с сопоставимыми генетическими структурами».