Взаимодействие белка RecN с поврежденной ДНК
Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого изучили взаимодействие белка RecN с разными формами ДНК. Исследование, выполненное на уровне единичных молекул, раскрывает механизмы, которые бактерии используют для восстановления двойных разрывов в генетическом материале.
Двойные разрывы ДНК — одно из самых опасных повреждений генома. Под действием ультрафиолета, химических веществ или антибиотиков хромосома может разорваться. Если клетка не восстановит целостность, она погибнет. Бактерии справляются с этой угрозой с помощью SOS-ответа — системы экстренной починки ДНК. Ключевые роли играют белки RecA, который ищет гомологичные участки для склеивания, и RecN, относящийся к семейству SMC-белков, отвечающих за организацию хромосом.
Долгое время оставалось неясным, как именно RecN помогает восстановлению. В новой работе, опубликованной в журнале FEBS Letters (Q1), исследователи из СПбПУ под руководством доцента Высшей школы биотехнологий и пищевых производств Натальи Морозовой применили метод оптических пинцетов — лазерных ловушек для манипуляции единичными молекулами — и в реальном времени проследили за поведением RecN.
Выяснилось, что RecN предпочтительно связывается с одноцепочечной ДНК, образуя прочные комплексы. На двухцепочечной ДНК его действие слабее: он формирует структуры, напоминающие петли, которые разрушаются при небольшом механическом воздействии (2–4 пиконьютона). Ученые увидели, что RecN уплотняет двухцепочечную ДНК, а с одноцепочечной связывается прочно, сохраняя контакт даже после удаления свободного белка из раствора.
Кроме того, выяснилось, что RecN не влияет на уже сформированные нити RecA на ДНК, но может мешать их сборке, если свяжется с ДНК раньше. Это указывает на тонкую регуляцию: возможно, в клетке RecN действует на начальных этапах репарации — до того, как RecA начнет искать гомологичную матрицу.
Работа показывает, что бактериальные белки работают не изолированно, а как сложный скоординированный механизм. Понимание этих процессов важно и для фундаментальной науки, и для разработки новых антибактериальных стратегий. Если бактерия теряет способность восстанавливать разрывы, она становится уязвимой для антибиотиков.
