Структура филаментов прокариотических Аргонавтов раскрыта в МГУ

Ученые биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова в сотрудничестве с коллегами из Института биологии гена РАН, ФИЦ Биотехнологии и Университета штата Пенсильвания (США) расшифровали структуру и механизм действия новой системы защиты бактерий, в которой специализированные белки собираются в длинные филаменты, уничтожая инфицированные клетки и таким образом защищая популяцию от инфекции. Это открытие существенно расширяет наше понимание иммунного арсенала микроорганизмов и открывает новые возможности для биотехнологии и антимикробной терапии. Об этом сообщили в пресс-службе вуза. 

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, посвящено уникальным представителям семейства белков-Аргонавтов. В то время как белки-Аргонавты эукариотических клеток участвуют в РНК-интерференции и используют направляющие («гидовые») РНК для прямого узнавания и уничтожения целевых мРНК, большинство прокариотических белков-Аргонавтов (pAgo) узнают ДНК-мишени. В этом исследовании выявлена новая группа белков pAgo, которые образуют комплекс с нуклеазами HNH-семейства и демонстрируют замечательное поведение при столкновении с чужеродной ДНК. Вместо специфического воздействия на целевую ДНК, они активируют связанную с ними нуклеазу, которая вызывает деградацию всей ДНК в клетке — и чужой, и собственной. 

«Представьте себе это как клеточную сигнализацию, которая при попадании в клетку чужеродной ДНК не просто подает сигнал тревоги или останавливает нарушителя, а уничтожает его вместе с зараженной клеткой. При этом чужая ДНК действует как шаблон, запуская сборку защитных филаментов», — подчеркнул профессор биологического факультета МГУ, заведующий лабораторией ИБГ РАН, член-корр. РАН Андрей Кульбачинский.

Ученые выяснили, что комплексы белков-Аргонавтов с HNH-нуклеазой действуют не в одиночку. Когда они обнаруживают вторгшуюся ДНК, например, плазмиды или вирусные геномы, белки подвергаются структурной трансформации, «полимеризуясь» в спиральные филаменты регулярной структуры, которые обвивают и расщепляют ДНК.

«Криоэлектронная микроскопия убедительно продемонстрировала формирование филаментного нуклеазного комплекса, что является принципиально новым в наших представлениях о защитных механизмах прокариот», — рассказала профессор биологического факультета, профессор РАН Ольга Соколова.

Открытие филаментов Аргонавтов и HNH-нуклеаз дает важные сведения о разнообразии и сложности прокариотических иммунных систем и имеет значительный потенциал для разработки антимикробных препаратов и инструментов для диагностики и редактирования генома с уникальными возможностями. Работа поддержана Российским научным фондом.

Следите за важными новостями в Телеграм-канале Информационного центра Правительства Москвы