Ученые поражены тем, как бактерии перестроили ДНК-машинерию для формирования клеток
Древняя система, использовавшаяся для разделения ДНК у цианобактерий, эволюционировала в структуру, контролирующую форму клетки, что проливает свет на эволюцию многоклеточной жизни
Короткое резюме
Ученые из Института науки и технологий Австрии (ISTA) обнаружили, что у цианобактерий Anabaena древняя молекулярная система ParMR, ранее считавшаяся ответственной за сегрегацию ДНК, была перепрофилирована в структуру, напоминающую цитоскелет, которая определяет форму клетки. Это открытие, опубликованное в журнале Science, демонстрирует фундаментальный эволюционный сдвиг.
Исследование показало, что компонент ParR системы больше не связывается с ДНК, а прикрепляется к липидным мембранам клетки, в то время как ParM образует сеть динамических филаментов прямо под внутренней мембраной, создавая слой, похожий на клеточную кору. Крио-электронная микроскопия подтвердила, что эти биполярные филаменты растут и сжимаются с обоих концов, подобно микротрубочкам в сложных клетках. Удаление системы из живых клеток привело к потере их прямоугольной формы и набуханию, что прямо указывает на ее новую роль.
Эволюционный переход произошел в несколько этапов: система переместилась с плазмиды на хромосому, ее компоненты изменили размер и структуру, приобрели способность связываться с мембранами и попали под контроль дополнительной белковой системы. Это преобразование древнего механизма в систему, формирующую клетку, служит ярким примером эволюционной адаптации и дает новое понимание развития многоклеточности у этих экологически важных бактерий.
Перепрофилирование молекулярной системы
Система ParMR, ранее связанная с разделением ДНК, эволюционировала в структуру (CorMR), контролирующую форму клетки цианобактерий
Новый механизм действия
Компонент ParR связывается с клеточной мембраной, а ParM образует подмембранную сеть динамических филаментов, функционирующую как клеточный каркас
Влияние на морфологию клетки
Удаление системы приводит к потере характерной прямоугольной формы клетки, которая становится круглой и набухшей, подтверждая ее роль в поддержании структуры
Эволюционный путь
Преобразование произошло поэтапно через перемещение системы в хромосому, структурные изменения компонентов, приобретение мембранной аффинности и попадание под новый регуляторный контроль
Текст сгенерирован с использованием ИИ
