Подпишитесь на оповещения
от Газеты.Ru
Дополнительно подписаться
на сообщения раздела СПОРТ
Отклонить
Подписаться
Получать сообщения
раздела Спорт

РАН победит вирусы

Российские ученые исследовали «перспективную мишень для поиска новых антибиотиков»

Владимир Корягин 04.02.2015, 13:36
microgen.ru

Число устойчивых к антибиотикам бактерий в мире быстро растет, а бороться с ними помогут исследования жизненно важного для любого живого организма процесса — синтеза РНК. Одно из таких исследований проведено в Институте молекулярной генетики РАН. Участники работы рассказали о своем успехе «Газете.Ru».

О новой работе российских ученых, которая вышла в престижном научном журнале PNAS и посвящена генетической регуляции, рассказал один из ее авторов — заведующий лабораторией молекулярной генетики микроорганизмов Института молекулярной генетики Российской академии наук Андрей Кульбачинский.

— Чему посвящена ваша работа?

— Все знают, что генетическая информация каждого организма записана в последовательности его ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Прочитывание этой информации происходит в несколько стадий, первой из которых является транскрипция — «переписывание» последовательности генов в форму РНК (рибонуклеиновая кислота).

РНК затем используется в качестве инструкции для синтеза молекул белка.

Транскрипция — одна из основных стадий регуляции активности генов. Переключение активности индивидуальных генов в составе генома необходимо для нормального развития клеток и целых организмов и их адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды.

При этом само явление переключения генов было впервые открыто еще на заре молекулярной генетики на примере бактериофагов — так называют вирусы, которые способны заражать бактерии и приводить к их гибели: из-за относительной простоты строения своего генома бактериофаги служат классическим объектом для исследований механизмов генетической регуляции.

Замечательно, что это открытие — изменение активности генов в ходе заражения бактерии бактериофагом — было сделано в самом начале 1960-х годов в нашей стране под руководством выдающегося ученого, одного из основателей молекулярной генетики Романа Бениаминовича Хесина.

Именно его работы заложили основы нескольким направлениям исследований в области генетической регуляции, которые успешно развиваются его учениками у нас в стране и в мире.

— В чем заключается новизна работы?

— Опубликованная нами работа посвящена как раз механизмам такой регуляции. Синтезом РНК в клетках всех организмов занимается специальный фермент — РНК-полимераза. Бактериофаги часто используют РНК-полимеразу клеток бактерий для своих нужд, чтобы синтезировать РНК-копии собственных генов. Но как заставить ее это делать?

Мы исследовали механизмы такого переключения активности РНК-полимеразы на примере одного из бактериофагов, который заражает бактерию — вредителя риса.

Этот бактериофаг интересен еще и тем, что может быть использован для борьбы с бактериальными инфекциями растений.

Оказалось, что в геноме бактериофага закодирован маленький белок, который связывается с РНК-полимеразой клетки-хозяина и полностью меняет ее свойства: РНК-полимераза перестает «читать» собственные гены клетки, но при этом становится активнее в чтении генов бактериофага.

В частности, РНК-полимераза перестает видеть «знаки препинания» в ДНК бактериофага и в том месте, где должна быть остановка (терминация) транскрипции, продолжает синтез — такое явление получило название антитерминации. Это позволяет получить РНК-копии тех генов, которые находятся после сигналов остановки. Мы смогли установить механизм антитерминации и нашли мишень для действия данного белка на поверхности молекулы РНК-полимеразы.

Так как структура РНК-полимеразы в целом похожа у всех организмов, включая человека, можно предположить, что сходные механизмы регуляции действуют и у нас с вами.

— Какие методы при этом использовались?

— Работа была проведена с использованием классических методов молекулярной биологии и биохимии. Мы получили много вариантов РНК-полимеразы с различными мутациями, исследовали их активность на разных стадиях синтеза РНК. Основная часть работы посвящена тому, как РНК-полимераза узнает различные сигналы («дорожные знаки») в ходе своего движения по молекуле ДНК и как на это могут влиять взаимодействия с регуляторными белками бактерий и бактериофагов.

— Как выводы, приведенные в статье, помогут биологам?

— Цель наших исследований — понять универсальные механизмы регуляции активности генов, в данном случае на примере РНК-полимеразы бактерий. Надо сказать, что в настоящее время есть всего несколько примеров белков — регуляторов транскрипции, для которых известны молекулярные механизмы переключения активности РНК-полимеразы.

Описанный нами механизм отличается от известных примеров и расширяет наши представления о том, как регулируется активность одного из ключевых ферментов, участвующих в работе генома.

— Какие перспективы у направления, которому посвящена данная работа?

— Исследования механизмов регуляции транскрипции — одно из важнейших направлений современной биологии. В области бактериальной транскрипции подобные исследования помогут детально выяснить тонкие молекулярные механизмы работы РНК-полимеразы и принципы регуляции транскрипции на уровне целых геномов.

Не стоит забывать и о том, что РНК-полимераза — перспективная мишень для поиска новых антибиотиков, так что понимание механизмов ее работы необходимо для борьбы с инфекциями.

Данная проблема становится все более актуальной в последнее время в связи с быстрым ростом числа устойчивых к антибиотикам бактерий. Очень интересно узнать больше о механизмах регуляции работы РНК-полимеразы у высших организмов, и при этом не стоит забывать, что исследования на примере бактерий могут дать много нового для понимания базовых принципов генетической регуляции.

— Где проводились изыскания?

— Все эксперименты, вошедшие в эту публикацию, непосредственно выполнены в Институте молекулярной генетики Российской академии наук — в том же месте, что и первые исследования Р.Б. Хесина по регуляции активности генов бактериофагов.