Биологи впервые проследили за тем, как бактерии «чинят» свою ДНК

Микробиологи впервые смогли проследить за тем, как бактериальные клетки исправляют ошибки в своей ДНК, выяснив, что защитные системы бациллы находят поломку в геноме и исправляют ее за 2-2,5 секунды, говорится в статье в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Все живые клетки содержат в себе особую белковую систему, главной задачей которой является починка ошибок в ДНК, которые появляются в ней в результате действия агрессивных соединений, радиации или «ошибок» во время деления клетки. Такие белки умеют находить «пробелы» в цепочке ДНК, «неправильные» нуклеотиды, исправлять их или инициировать систему самоуничтожения клетки, если ошибку нельзя исправить.

Группа биологов под руководством Стефана Апхоффа из Оксфордского университета (Великобритания) впервые смогла проследить за работой ее ключевых белков — ДНК-полимеразы и лигазы. Для этого ученые вставили в гены кишечной палочки, отвечающие за сборку этих белков, дополнительные «инструкции», заставлявшие клетки добавлять к ним дополнительные цепочки аминокислот, светящиеся при облучении лазером.

Вырастив колонию из таких микробов, биологи проследили за активностью этих белков при помощи фотолокализующего микроскопа (PALM). При наблюдении за клеткой PALM-микроскоп облучает ее лазерными импульсами, которые включают и выключают часть молекул пигмента. Фотодатчики фиксируют вылетевшие из клетки фотоны и «собирают» изображение клетки по нескольким тысячам вспышек.

По словам биологов, молекулы белков в клетках с исправной ДНК находятся в ее центре и двигаются беспорядочно. При повреждении генома их поведение меняется — белки начинают присоединяться к цепочкам ДНК и двигаться по их поверхности. В среднем, ошибки в геноме кишечной палочки исправлялись за 2-2,5 секунды благодаря большому количеству молекул белков. Как полагают авторы статьи, их методика и выводы могут использоваться при исследовании того, как возникают раковые клетки и как это можно предотвратить.