Stanfordov tim je otkrio da enzim Drt3b iz DRT3 kompleksa E. coli može sintetisati ponavljajući AC-niz DNK bez spoljnog nukleotidnog šablona. Umesto čitanja nukleinske kiseline, protein koristi svoju strukturu kao fizički plan, proizvodeći jednostavan repetitivan motiv, a ne kompleksne poruke. Ovo otkriće menja razumevanje mogućnosti biološke sinteze DNK i ima potencijalne primene u biotehnologiji i istraživanjima antimikrobne rezistencije.
Kako E. coli "piše" DNK: enzim Drt3b stvara ponavljajući AC-motiv bez šablona
An Infamous Organism Is Creating Brand New DNAmustafaU - Getty Images
Bakterije i virusi vode staru evolutivnu bitku u kojoj obe strane stalno razvijaju nove strategije. U jednoj od najnovijih studija objavljenih u časopisu Science, istraživači sa Stanforda otkrili su neobičan mehanizam koji Escherichia coli koristi u odbrani od bakteriofaga.
Tim je proučavao DRT3 odbrambeni kompleks i utvrdio da se on sastoji od dva reverzno-transkriptazna enzima, Drt3a i Drt3b, kao i jedne nekodirajuće RNK. Posebnu pažnju privukao je Drt3b: za razliku od klasičnih polimeraza, on može sintetisati ponavljajuću sekvencu adenina i citosina (AC) bez spoljnog nukleotidnog šablona — drugim rečima, DNK se formira bez prethodne DNK ili RNK koja bi služila kao vodič.
„Protein sam po sebi služi kao plan za sekvencu DNK,“ rekao je Alex Gao, biohemičar sa Stanforda i koautor rada za Science. „Ovo predstavlja fundamentalno novi način na koji život može da proizvodi DNK.“
Strukturalna analiza pokazuje da aktivno mesto Drt3b nosi aminokiseline koje fizički usmeravaju ugradnju nukleotida, što rezultira repetitivnim AC-motivom. Važno je naglasiti da se radi o jednostavnom, ponavljajućem nizu, a ne o mehanizmu za proizvoljno kodiranje kompleksnih genetskih poruka.
„Ovo nije protein koji 'čita' sebe da bi stvorio složenu poruku; to je visoko specijalizovano strukturno ograničenje,“ napisao je Nikolai Slavov, hemičar-biolog sa Northeastern University, koji nije povezan sa studijom.
Zašto bakterija proizvodi takve repetitivne nizove još nije u potpunosti razjašnjeno. Autori rada pretpostavljaju da ovi nizovi mogu funkcionisati kao "molekularni sunđeri" koji ometaju fagove direktno ili služe za stvaranje elemenata imuniteta koji pomažu bakteriji da prepozna i odgovori na virusnu infekciju.
Moguće primene i širi značaj
Gao ističe da dalja istraživanja Drt3b mogu otkriti načine da se proizvedu i drugi neobični DNK motivi, što bi imalo potencijalne primene u biotehnologiji — na primer u razvoju DNK hidrogela za isporuku lekova ili kao skele za regeneraciju tkiva. Osim toga, razumevanje ovakvih bakterijskih trikova je važno u kontekstu borbe protiv antimikrobne rezistencije, budući da fagi i bakterijski sistemi međusobno evoluiraju i utiču na strategije lečenja.
Zaključak studije je dvojak: otkriće proširuje naše razumevanje biološke sintaze DNK i otvara pitanja o evolutivnoj ulozi jednostavnih repetitivnih nizova u odbrani bakterija. Potrebna su dalja ispitivanja da bi se razjasnili mehanizmi i praktične posledice.
Pomozite nam da budemo bolji.
