Co człowiek ma wspólnego z bakterią
My, ludzie, możemy mieć więcej wspólnego z bakterią Escherichia coli, niż nam się wydaje. Amerykańscy naukowcy z Berkeley zademonstrowali bowiem, że replikacja DNA jest uruchamiana w ten sam sposób, bez względu na to, czy badanym organizmem jest bakteria właściwa, archeowiec czy tzw. jądrowiec (archeowce są organizmami jednokomórkowymi; kiedyś uważano, że są starsze od bakterii, ale okazało się, iż ewoluowały one równolegle; jądrowce, nazywane inaczej eukariontami, to organizmy wielokomórkowe).
Badacze zidentyfikowali tę samą działającą strukturę zarówno w próbkach eukariotycznych (pochodzących od muszki owocowej), jak i bakteryjnych (pobranych od E. coli). Opisali ją jako spiralną strukturę, należącą do większej rodziny białek AAA+.
Wcześniejsze badania wykazały obecność białek AAA+ w replikacji archeowców. Naukowcy wysnuli więc wniosek, że takie rozwiązanie powstało w toku ewolucji bardzo dawno temu, zanim jeszcze powstały trzy równoległe domeny: 1) bakterie (Bacteria), 2) archeowce (Archea) oraz 3) jądrowce (Eucarya).
Eva Nogales, biofizyk biorąca udział w eksperymentach z muszkami owocowymi, podkreśla, że zdolność komórki do wiernego replikowania DNA w określonym czasie jest niezbędna dla przeżycia.
Pomimo dziesięcioleci badania, strukturalne i molekularne podstawy inicjacji kopiowania DNA oraz stopień ewolucyjnego "zakonserwowania" tych mechanizmów były źle definiowane i gorąco nad nimi debatowano.
Biochemik i biolog strukturalny James Berger był zaangażowany w oba badania. Jego zespół odkrył, że gdy białko DnaA zwiąże się z ATP (adenozynotrójfosforanem), wymusza to na białkach AAA+ zmianę kształtu (z pierścieniowego na prawoskrętną spiralę).
Helisa DNA okręca się wokół spirali i ulega deformacji. W ten sposób rozpoczyna się proces rozdzielania DNA na dwie oddzielne nici.
W badaniu muszek owocowych naukowcy odkryli ten sam mechanizm. Mimo że od pewnego czasu było wiadomo, że u eukariontów białka ORC (ang. origin recognition complex) inicjują replikację, niewiele umiano powiedzieć o budowie samego inicjatora. Obecnie, dzięki wykorzystaniu mikroskopu elektronowego, zaobserwowano, że po połączeniu z ATP kompleks białek ORC tworzy helisę, bardzo podobną do tej odkrytej w studium E. coli.
Mimo że nie zaobserwowano okręcania się DNA wokół ORC, podobieństwa w budowie, które można bez trudu zauważyć, sugerują duże podobieństwa mechaniczne tych dwóch procesów.
Specjalizacja w zakresie replikacji DNA zaszła wiele lat temu — konkluduje Nogales. Przez miliony lat do zasadniczego mechanizmu ewolucja dodała tylko ozdobniki.
Wyniki obu badań zostaną opublikowane w sierpniu w Nature Structural and Molecular Biology.
Komentarze (0)