Ученые МФТИ открыли семейство ультракоротких белков, позволяющих вирусам бактерий (бактериофагам) и плазмидам преодолевать клеточную защиту. Эти белки имитируют структуру ДНК, блокируя работу бактериальной «иммунной» системы и тем самым защищая чужеродный генетический материал. Открытие, которое может стать основой для будущих инструментов генной инженерии, описано в статье, опубликованной в журнале Journal of Bacteriology.
У бактерий основным инструментом защиты от чужеродного генетического материала служат системы рестрикции-модификации (РМ-системы), которые распознают и разрезают непривычные последовательности ДНК. В ответ на это у мобильных генетических элементов, таких как плазмиды и транспозоны (участки ДНК, способные к передвижению и размножению в пределах генома), эволюционировали белки-антирестриктазы. Они «обманывают» РМ-системы, мимикрируя под ДНК, и так защищают собственную генетическую информацию от разрушения.
До сих пор наиболее изученным семейством таких белков были ArdA, которые имитируют структуру и поверхностный заряд двойной спирали ДНК. Авторы новой работы в ходе анализа бактериальных геномов совершили неожиданное открытие: обнаружили новое семейство генов, кодирующих родственные белки с той же защитной функцией, но примерно втрое короче классических ArdA. Это семейство назвали sArdA (small ArdA).
Чтобы понять, как новые белки обезвреживают защиту бактерий, ученые смоделировали их взаимодействие с помощью нейрости. Моделирование подтвердило, что оба мини-белка эффективно блокируют работу ключевого фермента системы защиты, но с помощью разных молекулярных стратегий. Каждый из них лучше всего подавляет «свою» мишень — тип бактериальной защитной системы, узнающий строго определенную последовательность ДНК.
Авторы отмечают, что способность этих белков избирательно ингибировать разные ДНК-связывающие белки делает их перспективным инструментом для регулирования внутриклеточных процессов, например, экспрессии генов. Работа не только раскрывает новые механизмы молекулярной мимикрии, но и может в перспективе помочь в создании новых подходов к терапии заболеваний, связанных с нарушениями в работе генома.
