Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

DNA bakterii ma taką samą strukturę jak u wszystkich żywych komórek

Zapalenie oskrzeli czy płuc bywa szkodliwe – teraz dzięki analizie struktury genetycznej bakterii wywołujących te choroby, którą przeprowadzili finansowani ze środków UE naukowcy, udało się pogłębić wiedzę na temat funkcji genów. Wyniki badań sugerują, że DNA jest uporządkowane w ten sam sposób we wszystkich żywych organizmach, co może stanowić klucz do nowych szczepionek i terapii farmakologicznych.
DNA bakterii ma taką samą strukturę jak u wszystkich żywych komórek
Odkryto, że Mycoplasma pneumoniae, jedna z najmniejszych znanych bakterii i źródło niezliczonych infekcji ludzi i zwierząt, ma taką samą strukturę genetyczną jak wszystkie żywe komórki. Odkrycie, którego dokonali finansowani ze środków UE naukowcy z Centrum Regulacji Genomicznej (CRG) w Barcelonie, pokazuje, że nawet w małych organizmach geny są poukładane w klastry, które włączają się i wyłączają jednocześnie, co może mieć znaczenie w kontekście nowych leków i procesów przemysłowych.

Dzięki wykorzystaniu super-rozdzielczej mikroskopii i techniki zwanej Hi-C, naukowcy – wspomagani przez trzy finansowane ze środków UE projekty: CELLDOCTOR, 4D-GENOME oraz MYCOSYNVAC – wygenerowali mapę 3D, która obrazuje uporządkowanie czy też upakowanie DNA bakterii Mycoplasma. Ich ustalenia, opublikowane w czasopiśmie »Nature Communications«, pokazują, że geny są pogrupowane w różne „domeny” nawet w najmniejszych organizmach, a te znajdującej się w tej samej domenie zazwyczaj współdziałają.

„Podejrzewaliśmy, że genom bakterii Mycoplasma może mieć ogólną organizację podobną do innych bakterii, niemniej całkowicie zaskoczyło nas odkrycie, że jest uporządkowany wedle domen” – stwierdziła Marie Trussart, naczelna autorka artykułu. „Te badania pokazują, że organizacji i kontroli genów nie można zrozumieć li tylko na podstawie linearnej sekwencji DNA w genomie”.

„Ogromne wyzwanie techniczne”

Mycoplasma pneumoniae ma tylko 680 genów, wytwarza mniej więcej 20 białek wiążących DNA, a jej chromosomy są pięć razy mniejsze niż te w większej bakterii, takiej jak E. coli. W odróżnieniu od większości bakterii jest pozbawiona ściany komórkowej, co ułatwia jej hodowlę i manipulację genetyczną.

Z uwagi jednak na jej wielkość, projekt stanowił „ogromne wyzwanie techniczne” – jak stwierdziła Trussart, a jego ukończenie zajęło pięć lat. Dzięki fachowej wiedzy na temat Mycoplasma i genomiki strukturalnej w CRG, naukowcy pracujący pod kierunkiem profesora Luisa Serrano byli w stanie wykorzystać technikę Hi-C – pokazującą interakcje między różnymi częściami DNA – do przestudiowania bardziej szczegółowych wzorców organizacji w malutkiej bakterii.

Uniwersalna struktura

Ustalili, że chromosom Mycoplasma jest zbudowany z 44 chromosomowych domen interakcji (CID), czyli regionów podobnych do tych występujących w bardziej złożonych komórkach. Geny wewnątrz CID są zazwyczaj współregulowane, co sugeruje, że organizacja chromosomów ma wpływ na transkrypcję genów. Naukowcy odkryli, że sposób, w jaki bakteria wykorzystuje superskręcanie do pakowania chromosomów, może odgrywać rolę w regulacji domen.

Poczynione ustalenia, wraz z wynikami wcześniejszych badań większych bakterii, pokazują, że organizacja chromosomów w komórkach nie jest losowa – to zjawisko wspólne wszystkim formom życia. Chromosomy są uporządkowane w sposób funkcjonalny i dynamiczny – jedyna różnica polega na tym, że są upakowane w jądrze w przypadku eukariotów oraz w komórce w przypadku bakterii.

Nieoczekiwane wyniki sugerują, że naukowcy nie powinni ograniczać się do długich ciągów informacji genetycznej zawartej w DNA. „Aby zyskać pełny obraz regulacji genetycznej musimy faktycznie spojrzeć na trójwymiarową organizację chromatyny, która także koordynuje aktywność genów” – stwierdziła Trussart.

Badania, które doprowadziły do tych wyników były wspólnie finansowane z budżetu siódmego programu ramowego Unii Europejskiej, za pośrednictwem Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych i programu w zakresie badań naukowych i innowacji „Horyzont 2020” Unii Europejskiej.

Więcej informacji:
strona projektu CELLDOCTOR w serwisie CORDIS
strona projektu 4D-GENOME w serwisie CORDIS
strona projektu MYCOSYNVAC w serwisie CORDIS

Źródło: Na podstawie doniesień medialnych i informacji uzyskanych z projektów

Powiązane informacje

Numer rekordu: 128099 / Ostatnia aktualizacja: 2017-04-26
Kategoria: Postępy naukowe
Dostawca treści: ec
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę