Срочные новости раздела
Бактериофаг свидетельствует в пользу вирусной теории происхождения клеточного ядра

Бактериофаг свидетельствует в пользу вирусной теории происхождения клеточного ядра

Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (МГУ) и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого впервые установили, как изменяется бактериальная клетка при заражении гигантским вирусом бактерий — бактериофагом phiKZ. Оказалось, что по мере созревания псевдоядра, образуемого фагом в ходе инфекции, внутри него появляется густая сеть из тяжей вирусной ДНК и белков, напоминающая функционально упаковку ДНК в ядрах живых организмов. Это может говорить в пользу теории о том, что клеточные ядра эукариот имеют вирусное происхождение.

Бактерия Pseudomonas aeruginosa, зараженная бактериофагом phiKZ на поздних стадиях инфекции. Изображение получено методом электронной томографии© Danilova et al./Viruses, 2020

Существует несколько гипотез о том, как из прокариотических (доядерных) организмов возникли эукариоты, клетки которых обладают ядром. Предполагают, например, что появление клеточного ядра связано с симбиозом между представителями двух царств прокариот: бактерией и археей. Проникшая в бактериальную клетку архея, по этой версии, превратилась в ядро. По другой версии, ядро возникло, когда клетка выработала вторую мембрану, а первичная мембрана превратилась в барьер между ядром и остальной частью клетки. Согласно еще одной гипотезе («теория вирусного эукариогенеза»), появившейся в XXI веке, клеточной ядро происходит от вируса, который после заражения клетки (бактерии или археи) стал управлять ей. Эта теория получила значительную поддержку после открытия гигантских сложных ДНК-вирусов (таких как мимивирус), способных к биосинтезу белков.

В новой работе исследователи выяснили, что происходит, когда синегнойную палочку заражает гигантский вирус бактерий — бактериофаг phiKZ.

«Некоторое время назад было показано, что бактериофаг phiKZ в ходе инфекции бактериальной клетки образует внутри нее сферическую область — компартмент, причем его размер сравним с самой бактерией. Он покрыт белковой оболочкой, внутри которой упаковывается огромное количество ДНК этого вируса, а также часть ДНК-связывающих белков. По форме и предполагаемой функции этот компартмент напоминает ядро эукариотической клетки, поэтому он и называется псевдоядром», — рассказывает руководитель проекта Мария Якунина, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ.

Ученые заражали клетки бактерии бактериофагом phiKZ, а затем окрашивали ДНК вируса и собственную ДНК бактерии флуоресцентными красителями после определенных промежутков времени. Оказалось, что бактериальная ДНК покидает центральное положение в клетке и уходит на периферию, тогда как ее место постепенно занимает вирусная ДНК, которой становится всё больше. Этот же результат показал и другой метод — просвечивающая электронная микроскопия: уже через пять минут после заражения нуклеоид бактерии сдвигается на периферию, а через 15 минут появляется псевдоядро с вирусной ДНК. С самого начала заражения ДНК бактериофага располагается внутри специальных шаровидных компартментов, затем внутри псевдоядра и, наконец, переносится в новообразованные фаговые частицы. Как считают авторы, каждый из этих «отсеков» эффективно отделяет ДНК от систем защиты хозяина.

Новые бактериофаги появляются спустя 30 минут после начала инфицирования. Чтобы исследовать строение зрелого псевдоядра на этом этапе, ученые использовали 3D-электронную микроскопию, или электронную томографию. Они показали, что трехмерная организация фаговой ДНК внутри псевдоядра напоминает сеть из ДНК-белковых комплексов. Вероятно, это отражает сложный механизм компактизации фаговой ДНК, похожей на упаковку ДНК эукариот.

«Мы показали, что инфекция бактериофагом phiKZ приводит к значительным перестройкам внутри бактериальной клетки, превращая бактерию во что-то абсолютно непохожее на нее прежнюю, — комментирует Мария Якунина. — Теория вирусного происхождения ядра — только одна из многих. Однако, наблюдая за процессами внутри клетки, инфицированной гигантским фагом phiKZ, довольно легко представить, что это действительно могло произойти много-много веков назад. При этом высока вероятность, что белки внутри псевдоядра выполняют функцию, аналогичную таковой у гистонов при упаковке ДНК в ядре эукариотической клетки».

Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Viruses, кратко о них рассказывается на сайте РНФ.

Источник: polit.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Избранные астрономические события месяца (время всемирное):
подробнее...

Исследовательская группа под руководством директора Института трансляционной биомедицины, научного руководителя Клиники высоких медицинских технологий СПбГУ профессора Рауля Гайнетдинова выяснила, что
подробнее...

В ходе наблюдений в течение последних трех лет специалисты Национальной геологической службы США собрали многочисленные доказательства того, что штормы и ураганы помогают распространяться инвазивным
подробнее...

Ученые получили первые экспериментальные свидетельства существования четырехчастных топологических квазичастиц в неорганическом соединении — силициде кобальта (СoSi). Открытие может быть использовано
подробнее...

Палеонтологами описаны окаменелости неизвестного ранее вида древних рептилий из семейства эласмозаврид (Elasmosauridae) отряда плезиозаров — морских животных, отличавшихся удлиненной шеей.
подробнее...

Научная группа под руководством профессора кафедры кристаллографии Санкт-Петербургского университета Станислава Филатова обнаружила на Камчатке новый минеральный вид — петровит. Находку ученые назвали
подробнее...

Международный консорциум Telomere-to-Telomere, куда вошли ученые СПбГУ, опубликовал первую версию нового референсного генома человека. В ней впервые, при участии представителей Университета, удалось
подробнее...

Когда вы стоите перед выбором – например, съесть на десерт мороженое или шоколадный торт, – и взвешиваете варианты, работают клетки мозга. Исследования на животных показали, что каждый вариант
подробнее...

Исследователи обнаружили, что представители одного вида муравьев проглатывают выделяемую из желез у них на брюшке муравьиную кислоты, чтобы защититься от бактерий, попадающих в организм с пищей или
подробнее...

Благодаря хорошей сохранности черепа бразильские ученые смогли воссоздать мозг одного из самых древних динозавров — Buriolestes schultzi. Открытие помогло пролить свет на поведение этих животных.
подробнее...

После занявшей семь лет реконструкции в Великобритании снова начал действовать реактор термоядерного синтеза MAST ( Mega Ampere Spherical Tokamak ), расположенный в Центре термоядерной энергии в
подробнее...

Генетики расшифровали и сопоставили геномы современных яблок и их древних прародителей и выделили две тысячи ранее неизвестных генов, в том числе те, которые связаны со вкусом яблок, их хрустящестью и
подробнее...

Ученые из Школы ветеринарной медицины Калифорнийского университета в Дейвисе  экспериментально доказали , что один из видов собачьих клещей при повышении температуры воздуха переключается на
подробнее...

Шесть экземпляров неизвестного ранее вида древних членистоногих с хорошо сохранившимися мягкими частями  были найдены  в геологической формации Юаньшань в провинции Юньнань на юге Китая. Они
подробнее...

Группа исследователей, куда вошли ученые СПбГУ, впервые показала, что особые фибриллярные белки амилоиды содержатся в растениях — они отвечают за «консервацию» питательных веществ внутри семян.
подробнее...

Международная группа палеонтологов  описала  древний вид земноводных, который хватал жертву, резко выбрасывая свой язык. Хотя найденным в янтаре останкам этих животных всего 99 миллионов лет,
подробнее...

Юпитер может быть первой планетой, помимо Земли, на которой воспроизводятся световые шоу в атмосфере, называемые «спрайтами» или «эльфами». Спрайты и эльфы — это два типа атмосферного свечения,
подробнее...

Ученые обнаружили механизмы, ответственные за возникновение рака. Оказалось, гены, связанные с болезнью, заставляют нормальные клетки бороться с окислительным стрессом и производить нуклеотиды — это
подробнее...