Ученые из Столичного муниципального института имени М. В. Ломоносова (МГУ) и Санкт-Петербургского политехнического института Петра Величавого в первый раз установили, как меняется бактериальная клеточка при инфецировании огромным вирусом микробов — бактериофагом phiKZ. Оказалось, что по мере созревания псевдоядра, образуемого фагом в процессе инфекции, снутри него возникает густая сеть из тяжей вирусной ДНК и белков, напоминающая функционально упаковку ДНК в ядрах {живых} организмов. Это может гласить в пользу теории о том, что клеточные ядра эукариот имеют вирусное происхождение. Результаты работы, поддержанной грантом Русского научного фонда, размещены в журнальчике Viruses, коротко о их рассказывается на веб-сайте РНФ.

Существует несколько гипотез о том, как из прокариотических (доядерных) организмов появились эукариоты, клеточки которых владеют ядром. Подразумевают, к примеру, что возникновение клеточного ядра соединено с симбиозом меж представителями 2-ух царств прокариот: бактерией и археей. Проникшая в бактериальную клеточку архея, по данной версии, перевоплотился в ядро. По иной версии, ядро появилось, когда клеточка выработала вторую мембрану, а первичная мембрана перевоплотился в барьер меж ядром и остальной частью клеточки. Согласно очередной догадке («теория вирусного эукариогенеза»), показавшейся в XXI веке, клеточной ядро происходит от вируса, который опосля инфецирования клеточки (бактерии либо археи) стал управлять ей. Эта теория получила значительную поддержку опосля открытия циклопических сложных ДНК-вирусов (таковых как мимивирус), способных к биосинтезу белков.

В новейшей работе исследователи узнали, что происходит, когда синегнойную палочку заражает огромный вирус микробов — бактериофаг phiKZ. «Некое время вспять было показано, что бактериофаг phiKZ в процессе инфекции бактериальной клеточки образует снутри нее сферическую область — компартмент, при этом его размер сравним с самой бактерией. Он покрыт белковой оболочкой, снутри которой упаковывается большущее количество ДНК этого вируса, также часть ДНК-связывающих белков. По форме и предполагаемой функции этот компартмент припоминает ядро эукариотической клеточки, потому он и именуется псевдоядром», — ведает управляющий проекта Мария Якунина, кандидат био наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ.

Ученые заражали клеточки бактерии бактериофагом phiKZ, а потом окрашивали ДНК вируса и свою ДНК бактерии флуоресцентными красителями опосля определенных промежутков времени. Оказалось, что бактериальная ДНК покидает центральное положение в клеточке и уходит на периферию, тогда как ее пространство равномерно занимает вирусная ДНК, которой становится всё больше. Тот же итог показал и иной способ — просвечивающая электрическая микроскопия: уже через 5 минут опосля инфецирования нуклеоид бактерии двигается на периферию, а через 15 минут возникает псевдоядро с вирусной ДНК. С самого начала инфецирования ДНК бактериофага размещается снутри особых шаровидных компартментов, потом снутри псевдоядра и, в конце концов, переносится в новообразованные фаговые частички. Как считают создатели, любой из этих «отсеков» отлично отделяет ДНК от систем защиты владельца.

Новейшие бактериофаги возникают спустя 30 минут опосля начала инфицирования. Чтоб изучить строение зрелого псевдоядра на этом шаге, ученые употребляли 3D-электронную микроскопию, либо электрическую томографию. Они проявили, что трехмерная организация фаговой ДНК снутри псевдоядра припоминает сеть из ДНК-белковых комплексов. Возможно, это отражает непростой механизм компактизации фаговой ДНК, похожей на упаковку ДНК эукариот.

«Мы проявили, что зараза бактериофагом phiKZ приводит к значимым перестройкам снутри бактериальной клеточки, превращая бактерию во что-то полностью непохожее на нее прежнюю, — объясняет Мария Якунина. — Теория вирусного происхождения ядра — лишь одна из почти всех. Но, следя за действиями снутри клеточки, инфицированной огромным фагом phiKZ, достаточно просто представить, что это вправду могло произойти много-много веков вспять. При всем этом высока возможность, что белки снутри псевдоядра делают функцию, аналогичную такой у гистонов при упаковке ДНК в ядре эукариотической клеточки».

Источник: polit.ru