Исследователи из Университета Умео обнаружили, как определенный тип белка перемещается для копирования ДНК. Открытие может иметь значение для понимания того, как гены устойчивости к антибиотикам распространяются между бактериями.

«Изучение репликации ДНК — хорошая отправная точка для потенциального выявления целей для будущей разработки лекарств», — говорит Игнасио Мир-Санчис, ведущий исследователь группы в Университете Умео, опубликовавшей исследование.

Все клеточные организмы должны реплицировать свой генетический материал, ДНК, чтобы размножаться, так что одна копия попадает в дочернюю клетку, а другая — в другую дочернюю клетку. Молекулу ДНК можно сравнить с очень длинной цепочкой бусинок, где бусины являются строительными блоками или единицами.

Нить жемчуга состоит из двух нитей, которые переплетаются, образуя спиральную структуру, двойную спираль. Чтобы дублировать свой генетический материал , клетка должна перейти от одной к двум молекулам ДНК, процесс, называемый репликацией ДНК, и он начинается с разделения двух нитей ДНК. Чтобы разделить две нити, в клетках есть специальные белки, называемые геликазами.

Исследовательская группа на кафедре медицинской биохимии и биофизики Университета Умео обнаружила, как хеликазы взаимодействуют и перемещаются по ДНК, разделяя ее нити. Открытие стало возможным благодаря так называемой криоэлектронной микроскопии , для которой в Умео имеется одно из самых передовых средств в Швеции. Этот метод позволяет ученым делать снимки одной молекулы. Объединив миллионы снимков, они могут снять фильм и увидеть, как двигаются геликазы.

«Когда мы проанализировали наши снимки, мы увидели, что геликазы перемещают разные части, называемые доменами, посредством двух отдельных движений. Два домена вращаются и наклоняются друг к другу. Эти движения дают нам представление о том, как эти хеликазы перемещаются по ДНК и разделяют две нити», — говорит Цункун Цяо, научный сотрудник группы и первый автор статьи.

Лаборатория Мир-Санчи занимается биологией инфекций и изучает бактерию Staphylococcus aureus. Исследователи заинтересованы в понимании репликации ДНК S. aureus, вирусов, заражающих S. aureus (называемых бактериофагами), и вирусных спутников. Вирусные спутники — это вирусы, паразитирующие на других вирусах.

S. aureus заражает и убивает миллионы людей во всем мире и считается серьезной угрозой, поскольку бактерия стала устойчивой почти ко всем антибиотикам. Интересно, что гены, участвующие в устойчивости к антибиотикам, иногда также присутствуют в вирусных спутниках, что делает работу еще более актуальной с медицинской точки зрения.

«Эти результаты расширяют наше понимание того, как распространяются гены устойчивости к антибиотикам , хотя стоит отметить, что движения, которые мы выявили здесь, также наблюдались в геликазах, обнаруженных в эукариотических вирусах и даже в клетках человека . Всегда удивительно, насколько важные механизмы сохраняются от бактериофагов для человека», — говорит Игнасио Мир-Санчис.