archaeal сворачивание ДНК, сообщил 10 августа в Науке, намекает на эволюционное происхождение сворачивания генома, процесса, который включает сгибающуюся ДНК и ту, которая замечательно сохранена через все эукариоты (организмы, которым окружила определенное ядро мембрана). Как Eukarya и Бактерии, Archaea представляет одну из трех областей жизни. Но Archaea, как думают, включает самых близких живущих родственников в древнего предка, которым сначала приходит в голову идея свернуть ДНК.Ученые давно знали об этом клетки у всех эукариотов, от рыбы к деревьям людям, ДНК пакета точно таким же образом.
Нити ДНК – рана вокруг «хоккейной шайбы», состоявшей из восьми белков гистона, формируя то, что назвало нуклеосому. Нуклеосомы натянуты вместе на берегу ДНК, формируя «бусинки на последовательности» структура. Универсальное сохранение этого генетического ожерелья поднимает вопрос своего происхождения.Если у всех эукариотов есть тот же самый стиль изгиба ДНК, «тогда он, должно быть, развился в общем предке», говорит соавтор исследования Джон Рив, микробиолог в Университете штата Огайо. «Но то, каков тот предок был, является вопросом, который никто не задал».
Более ранняя работа Рива подняла белки гистона в archaeal клетках. Но, archaea – прокариоты (микроорганизмы без определенного ядра), таким образом, не было ясно, что делали те белки гистона. Исследуя подробную структуру кристалла, который содержал ДНК, связанную с archaeal гистонами, новое исследование показывает точно, как упаковка ДНК работает.
Люгер и ее коллеги хотели сделать кристаллы комплекса ДНК гистона в Methanothermus fervidus, любовь тепла archaeal разновидности. Затем они хотели бомбардировать кристаллы рентгеном. Эта техника, названная кристаллографией рентгена, приводит к точной информации о положении каждой аминокислоты и нуклеотида в изучаемых молекулах. Но рост кристаллов был хитер (гистоны будут придерживаться любого данного протяжения ДНК, будучи сложно создавать последовательные структуры ДНК гистона), и понимая данные, которые они могли получить, не был никакой легкий подвиг. «Это была очень непростая кристаллографическая проблема», говорит Люгер.
Все же Люгер и ее коллеги упорствовали. Постдокторский исследователь Судипта Бхэттэчария «победил эту вещь всем, что он мог», говорит Люгер, и в конечном счете решил структуру. Исследователи показали, что несмотря на использование единственного типа гистона (а не четыре также, как и эукариоты), archaea сворачивали ДНК очень знакомым способом, создавая тот же самый вид изгибов как найденные в эукариотических нуклеосомах.
Но были различия, также. Вместо отдельных бусинок на последовательности archaeal ДНК сформировала длинную суперспираль, единственную, большую кривую уже извилистых нитей ДНК. «В Archaea у Вас есть один единственный стандартный блок», говорит Луджер. «Нет ничего, чтобы остановить его. Это почти похоже, это – непрерывная нуклеосома, действительно».Это формирование суперспирали, это складывается, важно.
Когда постдокторский исследователь Франческа Маттироли, вместе с лабораторией Сантанджело, создала мутации, которые вмешались в эту структуру, клетки испытали затруднения при росте при напряженных условиях. Кроме того, клетки, казалось, не использовали ряд их генов правильно. «Ясно с этими мутациями, что они не могут сформировать эти отрезки», говорит Мэттироли Колорадского университета в Боулдере.
Результаты предполагают, что archaeal сворачивание ДНК – ранний прототип эукариотической нуклеосомы. «Я не думаю, что есть любое сомнение, что это наследственно», говорит Рив.Однако, много вопросов остаются.
Луджер говорит, что она хотела бы искать недостающее звено – подобная нуклеосоме структура, которая устраняет разрыв между простым сгибом archaeal и тщательно продуманной нуклеосомой, найденной у эукариотов, которые могут упаковать огромное количество ДНК в небольшое пространство и отрегулировать генное поведение во многих отношениях. «Как мы добирались отсюда дотуда?» она спрашивает.