Российские исследователи провели анализ кристаллической структуры комплекса ДНК со стресс-индуцированным белком Dps. Этот комплекс защищает области клетки с ДНК от неблагоприятных условий, в том числе действия антибиотиков. Авторы впервые смогли детально рассмотреть кристаллический комплекс Dps — ДНК и вычислить его параметры, используя метод малоуглового рентгеновского рассеяния и криоэлектронной томографии. Результаты работы помогут бороться с антибиотикорезистентностью и создавать новые фармацевтические препараты. Исследование опубликовано в журнале FEBS Letters и поддержано грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда.

Многие бактерии в ответ на окислительный стресс, тепловой шок, воздействие ультрафиолета, радиации и антибиотиков могут создавать высокоупорядоченные энергонезависимые внутриклеточные структуры, которые хорошо защищают ДНК от повреждений. Раньше всех такое поведение исследователи заметили у кишечной палочки в 1992 году. Такая защита создается благодаря совместной кристаллизации ДНК клетки с белком Dps, который вырабатывается в стрессовых условиях.

Несмотря на множество более ранних исследований этого механизма, ученые до сих пор не смогли детально визуализировать комплекс полностью и определить положение молекулы ДНК в структуре кристалла. Решить эту проблему смогли российские ученые, которые в новой работе представили описание структуры комплекса для дальнейших исследований.

«Чтобы визуализировать и определить параметры структуры комплекса Dps-ДНК, мы использовали два взаимодополняющих метода: малоугловое рентгеновское рассеяние и криоэлектронную томографию. С помощью первого метода мы смогли проводить быстрый скрининг условий для сокристаллизации белка и ДНК, а также достаточно точно определить параметры кристаллической решетки. Второй метод позволил впервые наблюдать взаимное расположение молекул Dps и ДНК в комплексе. Насколько нам известно, до сих пор никто никогда не использовал эти методы для исследования кристаллов Dps — ДНК», — говорит одна из исследователей, научный сотрудник Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН Любовь Дадинова.

С помощью объединения данных от малоуглового рентгеновского рассеяния и криоэлектронной томографии авторы смогли визуализировать комплекс Dps — ДНК и выяснить положение белка и ДНК в комплексе. Ученые показали, что структуры имеют кристаллическую структуру, состоящую из трех векторов с размерами от 80 до 300 нм. Каждый из них состоит из 3–8 слоев, образованных Dps, чередующихся со слоями параллельно или антипараллельно уложенных цепочек ДНК, вероятно, частично обвивающих белок.