Структура ДНК в анабиотических и мумифицированных клетках Escherichia coli

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методом дифракции синхротронного излучения изучена структурная организация ДНК в клетках с повышенной стрессоустойчивостью, анабиотических и мумифицированных клетках, полученных путем введения 4-гексилрезорцина (4HR) в разных концентрациях на разных стадиях роста культуры клеток. Экспериментальные исследования позволяют сделать вывод, что 4HR является инициатором перехода клеток в анабиотическое и мумифицированное состояния в стационарной стадии роста. В предстационарной стадии в изученном диапазоне концентраций 4HR инициирует переход клеток в мумифицированное состояние, но не в анабиотическое, что говорит о неподготовленности ДНК к процессу кристаллизации в этих бактериях. Структуры ДНК внутри клетки в анабиотическом состоянии покоя (практически полное отсутствие метаболизма) и в состоянии покоя при стрессе голодания совпадают (образуют кристаллические наноразмерные структуры). Данные свидетельствуют об универсальности конденсации ДНК или защиты ДНК белком Dps в состоянии покоя независимо от типа стресса. Мумифицированное состояние (полное отсутствие обмена веществ, необратимое к жизни) сильно отличается по структуре от состояния покоя (не имеет упорядоченности внутри клетки).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. Ф. Крупянский

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: yufk@chph.ras.ru
Россия, Москва

В. В. Коваленко

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Email: yufk@chph.ras.ru
Россия, Москва

Н. Г. Лойко

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук; Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: yufk@chph.ras.ru
Россия, Москва; Москва

Э. В. Терешкин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Email: yufk@chph.ras.ru
Россия, Москва

К. Б. Терешкина

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Email: yufk@chph.ras.ru
Россия, Москва

А. Н. Попов

European Synchrotron Radiation Facility

Email: yufk@chph.ras.ru
Франция, Гренобль Седекс 9

Список литературы

  1. Grosberg A.Y., Khokhlov A.R.// Statistical physics of macromolecules. N.Y.: AIP, 1994.
  2. Verma S.C., Qian Z., Adhya S.L. // PLoS. Genet. 2019. V. 15. № 12. e1008456. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008456
  3. Бухарин О.В., Гинцбург А.Л., Романова Ю.М., Эль-Регистан Г.И. Механизмы выживания бактерий. М.: Медицина, 2005.
  4. Ткаченко А.Г. Молекулярные механизмы стрессорных ответов у микроорганизмов. Екатеринбург: Уро РАН, 2012.
  5. Шрёдингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики? М.: РИМИС, 2009.
  6. Minsky A., Shimoni E., Frenkiel-Krispin D. // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2002. V. 3. P. 50. https://doi.org/10.1038/nrm700
  7. Сузина Н.Е., Мулюкин А.Л., Лойко Н.Г. и др. // Микробиология. 2001. Т. 70. № 5. С. 776. https://doi.org/10.1023/A:1013183614830
  8. Loiko N., Danilova Y., Moiseenko A. et al. // PLoS ONE. 2020. V. 15. № 10. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231562
  9. Синицын Д.О., Лойко Н.Г., Гуларян С.К. и др.// Хим. физика. 2017. Т. 36. № 9. С. 59.
  10. Крупянский Ю.Ф., Лойко Н.Г., Синицын Д.О. и др. // Кристаллография. 2018. Т. 63. № 4. С. 572.
  11. Крупянский Ю.Ф. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 3. С. 60. https://doi.org/10.31857/S0207401X21030079
  12. Крупянский Ю.Ф., Генералова А.А., Коваленко В.В. и др. // Хим. физика. 2023. T. 42. № 6. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X23060067
  13. Zwietering M.H., Jongenburger I., Rombouts F.M., van ‘t Riet K. // Appl. Environ. Microbio. 1990. V. 56. № 6. P. 1875. https://doi.org/10.1128/aem.56.6.1875-1881.1990
  14. Moiseenko A., Loiko N., Sokolova O.S., Krupyan skii Y.F. // Methods Mol. Bio. 2022. V. 2516. P. 143. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2413-5_9

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость интенсивности рассеяния от угла 2θ образцов, содержащих бактериальные клетки штамма E. coli Gold, подвергнутые воздействию 4HR на стационарной фазе роста в следующих концентрациях: а – 10–4 М, анабиотическое состояние клетки (кривая 1, синяя), 10–3 М – мумифицированное состояние (кривая 2, красная); б – 10–4 М (кривая 1, синяя), 10–5 М (кривая 2, фиолетовая), 10–6 М (кривая 3, зеленая). Тонкие желтые кривые (на этом рисунке и далее) – интенсивность рассеяния от клеток в фазе активного роста. На вставках показаны дифрактограммы анабиотического и мумифицированного состояний клеток.

Скачать (212KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость интенсивности рассеяния от угла 2θ образцов, содержащих бактериальные клетки штамма E. coli Gold, подвергнутые воздействию 4HR на предстационарной фазе роста в следующих концентрациях: а – 10–4 М (кривая 1, красная), 10–3 М (кривая 2, синяя); б – 10–4 М (кривая 1, красная), 10–5 М (кривая 2, фиолетовая), 10–6 М (кривая 3, зеленая).

Скачать (200KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость интенсивности рассеяния от угла 2θ образцов, содержащих бактериальные клетки штамма E. coli Gold, подвергнутые воздействию 4HR в концентрации 10–3 М на стационарной фазе роста и инкубированные в течение 1.5 ч (кривая 1, синяя), 9 ч (кривая 2, фиолетовая) и 100 ч (кривая 3, зеленая).

Скачать (134KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Динамика прорастания анабиотических клеток E. coli, полученных под действием 4HR в концентрации 10–4 М в стационарной фазе роста. Период инкубации клеток после перенесения в новую питательную среду: а –0 ч, б – 1.5 ч, в – 14 ч, г – 96 ч. Кривые 1 – зависимость интенсивности рассеяния от угла 2θ образцов, содержащих анабиотические бактериальные клетки; кривые 2 – интенсивность рассеяния от клеток в фазе активного роста.

Скачать (340KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024