Шпильки в геноме: новая структура бактерий открыла неожиданные секреты

Понимание пространственной структуры генома становится ключевым направлением в современной молекулярной биологии. Если у человека и других сложных организмов трёхмерная организация ДНК уже активно изучается, то у бактерий связь между её архитектурой и управлением генами оставалась во многом неизвестной.

Российские биологи из МГУ совместно с коллегами впервые создали карту 3D-генома кишечной палочки с ультравысоким разрешением, что открывает новые возможности для науки и медицины.

Для работы учёные адаптировали метод Микро-С, ранее применявшийся преимущественно для эукариот. Это позволило проследить взаимодействие фрагментов ДНК на расстоянии всего 10 пар нуклеотидов. Такой уровень детализации выявил ранее неизвестные пространственные структуры — "шпильки" и их скопления, играющие важную роль в регуляции активности генов.

Эксперименты с мутантными штаммами E. coli показали, что "шпильки" выключают гены, полученные через горизонтальный перенос, а их контакты сближают участки хромосомы и способствуют передаче генетического материала. При удалении белков, поддерживающих эти структуры, "спящие" гены снова активируются.

Учёные также обнаружили, что в зонах активных оперонов — участков интенсивного синтеза РНК — хромосома формирует отдельные домены, в которых начальные и конечные точки транскрипции часто взаимодействуют. Это упрощает повторное подключение РНК-полимеразы и поддерживает высокий уровень экспрессии генов.

По словам заведующего кафедрой молекулярной биологии МГУ Сергея Разина, полученные данные дают ключ к пониманию механизмов передачи генов, в том числе отвечающих за устойчивость к антибиотикам.