Białko istotne w procesie powstawania przetrwalników

Białko istotne w procesie powstawania przetrwalników

Odkryto bakteryjne białko, które potrafi przepchnąć DNA przez błonę komórkową w procesie powstawania spor przetrwalnych (przetrwalników).

Badacze z Harvard University w Cambridge w stanie Maryland i Uniwersytetu Oksfordzkiego (Wielka Brytania) odkryli w bakterii Bacillus subtilis (tlenowej laseczki żyjącej w glebie i wodzie) specjalne białko, które służy przemieszczaniu się DNA przez błony komórkowe.

Od dawna było wiadomo, że bakterie wymieniają się między sobą olbrzymimi fragmentami DNA, czasami zaś, jak w przypadku bacillusów, muszą wepchnąć cały swój DNA do spory przetrwalnikowej (przetrwalnika). Wyniki opublikowanych badań są niezwykle istotne, gdyż tłumaczą sposób, w jaki taka wielka i silnie naładowana ujemnie cząsteczka, jaką stanowi DNA chromosomu bakteryjnego, przedostaje się przez błonę komórkową bakterii.

Kiedy bowiem warunki zewnętrzne są niesprzyjające, niektóre bakterie tworzą specjalny rodzaj zarodnika, który jest dosłownie zaimpregnowany na takie czynniki, jak wysoka temperatura, wysuszanie i niektóre chemikalia, a nawet radiacja. Gdy warunki są sprzyjające, przetrwalnik kiełkuje" i powstaje z niego gotowa do wznowienia podziałów komórka bakteryjna. Aby tak było, cały materiał genetyczny bakterii musi przedostać się do powstającej spory.

Błona komórkowa bakterii, przez którą musi się przedostać DNA, jest lipidowa nieprzepuszczalna dla wielkich, otoczonych wodą cząstek. Aby bakteria mogła pobierać z otoczenia różne substancje, w błonie tej muszą istnieć specjalne nośniki. Ponadto błona ta utrzymuje gradient stężeń jonów pomiędzy wnętrzem komórki a środowiskiem życia bakterii. Jest on niezbędny, aby bakteria mogła oddychać. Każde naruszenie tej równowagi, a mogłoby ono wynikać z prób przeciśnięcia się" przez błonę olbrzymiej cząsteczki DNA, mógłby doprowadzić do śmierci komórki bakteryjnej.

Uczeni odkryli białko SpoIIIE, które jest rodzajem pompy" przepompowującej z olbrzymim nakładem energii DNA z komórki bakteryjnej do powstającego w jej wnętrzu przetrwalnika (spory). W tym procesie chromosom bakteryjny powiela się (replikuje), a jedna z kopii jest przez białko SpoIIE przepychana do spory. Naukowcy brytyjscy wykonali analizę struktury genu Bacillus subtilis kodującego SpoIIIE (znamy już od 3 lat cały genom tej bakterii). Porównali ją z innymi sekwencjami genów występujących w genomach innych bakterii i okazało się, że pewien charakterystyczny dla SpoIIIE motyw DNA jest w świecie bakteryjnym dość powszechny.

Mogłoby to oznaczać, że w podobny do bacillusa sposób także inne bakterie transportują swój DNA przez błony komórkowe. Ponieważ zaś niewiele rodzajów bakterii wytwarza spory przetrwalne, prawdopodobnie wykorzystują one białka podobne do SpoIIIE do transportu DNA podczas procesów wymiany materiału genetycznego.

Wymiany takie są kluczowe dla rozprzestrzeniania się wśród bakterii np. oporności na antybiotyki czy czynników zjadliwości. Poznanie bliżej procesów wymiany materiału genetycznego u bakterii może pozwolić w przyszłości na udoskonalenie metod walki z bakteriami patogennymi. Można będzie np. stosować blokery procesów wymiany materiału genetycznego jako środki wspomagające działanie antybiotyków.