405 подписчиков

🧬 Изменения в окружающей среде воспринимаются микроорганизмами как стресс. В ответ на стресс клетки бактерии E. coli включают наследственные стратегии адаптации, основанные на структурных, биохимических и генетических перестройках, позволяющие сохранить часть популяции и выжить в неблагоприятных условиях. Все эти стратегии направлены на защиту генетического материала клетки – ДНК.

C 2016 по 2022 год группа ученых из ФИЦ ХФ РАН, ФИЦ Биотехнологии РАН и МГУ им. Ломоносова провела ряд экспериментальных исследований по структурной организации ДНК в активно растущих, покоящихся (при стрессе голодания), в анабиотических и мумифицированных клетках Escherichia соli с помощью методов дифракции синхротронного излучения и просвечивающей электронной микроскопии.

Ниже представлены некоторые из результатов работы:

🔹 Были выделены три уровня структурной организации компактной бактериальной ДНК. На низшем уровне (малом масштабе ~1 Кбайт п.о.) компактизация обеспечивается за счет взаимодействия ДНК со связывающими ДНК белками. На промежуточном уровне (среднем масштабе ~10 Кбайт п.о.) ДНК образует сверхспиральные петли. На самом высоком уровне (мегамасштабе ~106 п.о.) ДНК образует шесть пространственно-организованных макродоменов с четкой территориальной организацией, на которые разделен бактериальный нуклеоид.

🔹 При исследовании свойств пространственной организации конденсированной ДНК в активно растущей клетке была отмечена фрактальная глобула как структурная модель хроматина на крупном масштабе ~10 Мбайт. Особенности территориальной организации и возможность любой области глобулы быстро и легко разворачиваться делают ее одной из самых привлекательных моделей крупномасштабной упаковки ДНК в клетке.

🔹 Были обнаружены новые структуры конденсированной ДНК в покоящихся клетках при стрессе голодания: нанокристаллическая, жидкокристаллическая и свернутая нуклеосомоподобная структуры конденсированной ДНК. Обнаружение указанных различных структур в ансамбле клеток

подтверждает гетерогенность упаковки конденсированной ДНК в различных клетках популяции.

🔹 4-гексилрезорцин является инициатором перехода клетки в анабиотическое и мумифицированное состояния. Анабиотическое состояние по структуре сильно напоминает покоящееся состояние при стрессе голодания. Мумифицированное состояние (полное отсутствие метаболизма, но при сохранении формы) сильно отличается по структуре от анабиотического.

В мумифицированном состоянии не наблюдаются внутриклеточные упорядоченные структуры, характерные для анабиотического. Вероятно, это результат того, что мумифицированное состояние сильно ближе к состоянию термодинамического равновесия с максимальной энтропией.

📖 Полная версия статьи

🧬 Изменения в окружающей среде воспринимаются микроорганизмами как стресс. В ответ на стресс клетки бактерии E.

2 минуты

18 октября 2023