Учёные раскрыли механизм защиты туберкулёзной палочки от чужеродной ДНК

Исследователи из Индийского института науки (IISc) совместно с коллегами из Института математических наук (IMSc) выяснили, как ключевой белок бактерии туберкулёза защищает её от влияния чужеродной ДНК, встроенной в её геном. Понимание работы этого белка под названием Lsr2 может помочь в разработке лекарств, нацеленных на него, что станет новым подходом в борьбе с туберкулёзом.

Схематическое изображение организации генома в клетке M. tuberculosis в отсутствие (вверху) и при наличии (внизу) белка Lsr2. Автор: Теяс Сатиш, создано с помощью Google Gemini.

В исследовании, опубликованном в журнале Nucleic Acids Research, учёные обнаружили, что белок Lsr2 «заглушает» участки ДНК микобактерии, богатые аденином (A) и тимином (T). Именно такие AT-богатые регионы часто содержат генетический материал, который вирусы или другие организмы могли встроить в бактериальный геном. Экспрессия чужеродных генов может нарушить работу клетки, поэтому их подавление критически важно для выживания бактерии.

Команда выявила уникальный механизм: когда молекулы Lsr2 связываются с AT-богатыми участками ДНК и оказываются рядом, они начинают слипаться друг с другом, образуя конденсаты. Этот процесс конденсации физически блокирует доступ клеточных механизмов к ДНК, предотвращая считывание и транскрипцию генов, потенциально опасных для бактерии.

«Мы никогда не ожидали, что белок будет образовывать конденсаты. Сначала мы проводили эксперименты на одиночных молекулах и увидели намёки на это, а затем исследовали глубже», — говорит Махипал Ганджи, доцент кафедры биохимии IISc и автор-корреспондент исследования.

Для изучения Lsr2 использовалась комбинация методов визуализации одиночных молекул, компьютерного моделирования и микроскопии. Учёные создавали длинные цепочки ДНК с разным содержанием нуклеотидов, чтобы наблюдать за поведением белка. Один из методов, позволяющий визуализировать отдельные нити ДНК, растягивая их на стекле, был разработан Ганджи во время его работы в Делфтском техническом университете в Нидерландах.

Было установлено, что один регион белка Lsr2 отвечает за связывание с другими молекулами белка, а другой — за прикрепление к сегменту ДНК. Геном Mycobacterium tuberculosis богат гуанином (G) и цитозином (C), тогда как чужеродные гены часто имеют высокое содержание A и T, что и делает их мишенью для Lsr2.

«Если мы сможем создать молекулы, нацеленные на эти регионы, мы сможем помешать Lsr2 формировать конденсаты», — добавляет Теяс Сатиш, бывший магистрант и один из ведущих авторов работы.

Сейчас команда изучает механизм, с помощью которого эти конденсаты останавливают транскрипцию генома, а также то, как другие белки микобактерии взаимодействуют с Lsr2 и регулируют его работу.

Больше информации: Prakshi Gaur et al, Sequence-dependent co-condensation of Lsr2 with DNA elucidates the mechanism of genome compaction in Mycobacterium tuberculosis, Nucleic Acids Research (2026). DOI: 10.1093/nar/gkaf1428