Ученые из России и США изучили геном и провели протеомный анализ гигантского бактериофага AR9, заражающего бактерию Bacillus subtilis. Они продемонстрировали, что в геноме этого бактериофага закодированы необычные белки, родственные ферментам РНК-полимеразам клеточных организмов (бактерий, растений и животных).
Бактериофаги или просто фаги – это вирусы, которые заражают бактерий. Фаги состоят из белков, образующих прочную капсулу, внутри которой хранится их генетическая информация в виде ДНК или РНК. Размножаются фаги внутри бактерий после того, как впрыскивают свой геном внутрь бактериальных клеток.
Количество фагов на нашей планете огромно и они представляют собой неиссякаемый источник различных ферментов, которые используются в биотехнологии. Зараженная фагами клетка погибает, а, фактически, умирает под действием белков фага (Рис. 1.). Поэтому, на основе многих белков фагов можно создавать новые антибиотики. Изучение фагов также сыграло центральную роль при формулировании «центральной догмы молекулярной биологии», которая описывает, каким образом осуществляется работа генов. Первым шагом реализации информации, закодированной в геноме каждого организма, является транскрипция, другими словами – чтение ДНК генов ферментом РНК-полимеразой. Все живые организмы, в том числе и бактериофаги, должны “читать свои гены”, однако, обычно фаги используют для этого РНК-полимеразу той бактерии, в которой они размножаются. Ученые из России показали, что бактериофаг AR9 уникален, так как использует только свои собственные уникальные РНК-полимеразы. Таким образом, развитие вируса протекает практически независимо от клетки-хозяина.
Рис.1. Чашка Петри, заселенная бактериями Bacillus subtilis. Пятна – это зоны, в которых бактериофаг AR9 убил бактерий.
Мария Соколова, автор исследования и аспирантка в исследовательской группе Константина Северинова в Сколтехе рассказала о будущих направлениях работ в лаборатории “Гены, кодирующие РНК-полимеразы AR9, по-видимому, когда-то давно были захвачены у бактерий. Сейчас мы изучаем бихимический механизм работы одной из этих РНК-полимераз. Оказалось, что этот фермент по ряду признаков действительно принципиально отличается от РНК-полимераз клеточных организмов: бактерий, людей и т.д. Мы работаем над тем, чтобы определить структуру этого необычного фермента методами рентгеноструктурного анализа и крио-электронной микроскопии. Разрешение структуры (получение трехмерной молекулярной модели фермента) станет замечательным достижением нашего исследования и ответит на многие вопросы о механизме транскрипции и о происхождении необычных полимераз AR9” – говорит Мария.
Результаты работы опубликованы в журнале Virology .
* Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) – негосударственное научно-образовательное учреждение в Сколково (Россия, Московская область). Созданный в 2011 году при участии Массачусетского технологического института (МТИ), институт готовит новые поколения исследователей и предпринимателей, развивает научные знания и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром в новом тысячелетии. Сколтех строит свою работу, опираясь на опыт лучших российских и международных образовательных и исследовательских институтов. При этом особый акцент делается на преподавание навыков предпринимательской и инновационной деятельности.
Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81
