Исследование выявило критический фактор сборки аппарата деления клеток у бактерий

Ученые обнаружили ранее не описанный компонент, важный для способности бактерий к делению.

Результаты исследования, проведенного в Центре Джона Иннеса, отвечают на фундаментальный вопрос о том, как бактерии размножаются.

Эта работа создает возможности для дальнейших исследований клеточной биологии этих организмов, включая изучение жизненного цикла вредоносных бактерий.

Для роста и размножения бактериям (как полезным, так и вредным) необходимо делиться. Ключевую роль в этом процессе играет белок FtsZ, который собирается в кольцевидную структуру — Z-кольцо. Для большинства бактерий Z-кольцо необходимо для сборки аппарата деления клетки и синтеза разделяющей стенки, позволяющей бактериям физически разделиться.

Ранее было мало понимания механизмов, важных для сборки Z-кольца в группе бактерий, включающей несколько медико-биологически и промышленно значимых видов, таких как возбудитель туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis) или активные продуценты антибиотиков Streptomyces.

В новом исследовании группа доктора Сьюзан Шлимперт идентифицировала новый белок клеточного деления SepH у Streptomyces, который напрямую регулирует сборку Z-кольца.

SepH — высококонсервативный белок, обнаруженный не только у Streptomyces, но и у более отдаленно родственных бактерий, включая несколько патогенов человека, таких как M. tuberculosis и Corynebacterium diphtheriae.

Используя комбинацию in vivo исследований, биохимического анализа и визуализации живых клеток, команда продемонстрировала, что SepH выполняет схожую функцию в делении клеток у двух разных модельных видов: нитчатого продуцента антибиотиков Streptomyces venezuelae и одноклеточного непатогенного родственника M. tuberculosis, M. smegmatis.

«Обнаружив новый регулятор, который напрямую взаимодействует с аппаратом деления клеток, мы теперь имеем возможность детально изучить это взаимодействие с целью выявления стратегий его ингибирования и, следовательно, предотвращения деления клеток. Это представляет особый интерес для лечения туберкулеза — инфекции, от которой до сих пор ежегодно умирает более миллиона человек», — сказала доктор Сьюзан Шлимперт.

Доктор Мэтт Буш, соавтор исследования, отметил: «Предполагалось, что SepH является ДНК-связывающим белком, что подразумевало его роль в регуляции производства других белков. Однако белковый домен, который, как предполагалось, опосредует связывание с ДНК, на самом деле оказался критически важным для взаимодействия с белком FtsZ. Это было неожиданно и захватывающе, поскольку известно не так много других примеров, когда ДНК-связывающий белок фактически опосредует белок-белковое взаимодействие».

Следующим фокусом исследований станет лучшее понимание механизма того, как SepH связывается с FtsZ и модулирует его активность.

Статья «A conserved cell division protein directly regulates FtsZ dynamics in filamentous and unicellular actinobacteria» опубликована в журнале eLife.