Раскрытие роли пространственной организации генома в регуляции экспрессии генов является одной из ключевых задач современной молекулярной биологии. Значительный прогресс в этой области был достигнут при изучении 3D генома человека и других эукариотических организмов. Аналогичные работы на эубактериях и других прокариотических организмах ранее не выявили прямой связи между пространственной организацией хромосом этих организмов и функциональной организацией их генома. В новом исследовании биологи МГУ с коллегами впервые смогли построить карты пространственной организации генома E.Coli c ультравысоким разрешением.
Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (грант №21-64-00001), опубликованы в журнале Nature.
«Такого беспрецедентно высокого разрешения карт 3D генома Е.coli (10 пар нуклеотидов) удалось достичь благодаря адаптации протокола Микро-С для работы с прокариотическими организмами, хромосомы которых не организованы в нуклеосомы», — говорит Алексей Гаврилов, ведущий научный сотрудник группы пространственной организации генома Института биологии гена РАН.
Ученый также отметил, что ключевую роль в раскрытии функций индивидуальных белков в формировании пространственной организации генома E.coli сыграл анализ мутантных штаммов, полученных в лаборатории Евгения Нудлера. Анализ карт 3D генома E.coli ультравысокого разрешения позволил выявить особые пространственные структуры (шпильки и кластеры шпилек), обеспечивающие инактивацию горизонтально перенесенных генов. Также показано, что контакты между такими шпильками могут удерживать рядом участки хромосомы, содержащие горизонтально перенесенные гены, что должно способствовать дальнейшему переносу этих генов посредством рекомбинации. Разрушение шпилек посредством вытеснения стабилизирующих их белков бактериальной хромосомы (так называемых гистоноподобных белков) приводит к активации транскрипции горизонтально перенесенных генов. Учеными также было выявлено, что активные опероны образуют отдельные контактные домены, в рамках которых предпочтительно контактируют области начала и терминации транскрипции. Это может способствовать переносу завершившей работу РНК-полимеразы к промотору и, соответственно, обеспечению высокого уровня транскрипции.
«Результаты работы будут способствовать раскрытию механизмов горизонтального переноса генов у бактерий и разработке подходов для подавления переноса генов устойчивости к антибиотикам», — отметил Сергей Разин, заведующий кафедрой молекулярной биологии биологического факультета МГУ.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: ru.123rf.com
