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.