Определение роли пространственной организации генома в регуляции экспрессии генов представляет собой одну из важнейших задач современной молекулярной биологии. Существенный прогресс в этой области был достигнут благодаря изучению трехмерной структуры генома человека и других эукариотических организмов. Ранее проведенные исследования эубактерий и других прокариотических организмов не выявили прямой зависимости между пространственной организацией хромосом и функциональной организацией их геномов. В новом исследовании биологи МГУ совместно с коллегами впервые смогли создать карты пространственной организации генома E.Coli с ультравысоким разрешением.
Данное исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда (грант №21-64-00001), опубликованы в журнале Nature.
«Достижение беспрецедентного разрешения карт 3D генома Е.coli (10 пар нуклеотидов) стало возможным благодаря адаптации протокола Микро-С для работы с прокариотами, чьи хромосомы не структурированы в нуклеосомы» , — говорит Алексей Гаврилов, ведущий научный сотрудник Института биологии гена РАН, специалист в области пространственной организации генома.
Ученый также подчеркнул, что важную роль в понимании функций отдельных белков и организации генома E.coli сыграл анализ мутантных штаммов, разработанных в лаборатории Евгения Нудлера. Изучение карт 3D генома E.coli с ультравысоким разрешением позволило выявить уникальные пространственные структуры (шпильки и кластеры шпилек), которые обеспечивают инактивацию горизонтально перенесенных генов. Кроме того, было показано, что контакты между такими шпильками способны удерживать рядом участки хромосомы, содержащие горизонтально перенесенные гены, что, вероятно, способствует их дальнейшему переносу посредством рекомбинации. Нарушение структуры шпилек, вызванное вытеснением стабилизирующих их белков бактериальной хромосомы (известных как гистоноподобные белки), приводит к активации транскрипции горизонтально перенесенных генов. Исследователи также установили, что активные опероны формируют отдельные контактные домены, где предпочтительно контактируют области начала и окончания транскрипции. Это может способствовать перемещению завершившей работу РНК-полимеразы к промотору и, как следствие, обеспечивать высокий уровень транскрипции.
«Полученные данные помогут понять, как происходит горизонтальный перенос генов у бактерий, и создать методы для предотвращения распространения генов, обуславливающих устойчивость к антибиотикам» , — отметил Сергей Разин, возглавляет кафедру молекулярной биологии биологического факультета МГУ.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ