Обнаружены свидетельства вирусного происхождения клеточных ядер

Российские ученые впервые изучили, как изменяется бактериальная клетка при заражении бактериофагом phiKZ. Оказалось, что по мере созревания псевдоядра, образуемого фагом в ходе инфекции, внутри него появляется густая сеть из тяжей вирусной ДНК и белков, напоминающая функционально упаковку ДНК в ядрах живых организмов. Это может свидетельствовать о том, что клеточное ядро имеет вирусное происхождение. Результаты поддержанной грантом Президентской программы Российского научного фонда работы опубликованы в журнале Viruses.

Сейчас есть несколько гипотез происхождения ядра эукариотической клетки: из бактерии, захваченной предком эукариот; из впячиваний собственной внешней мембраны; из вируса, который после заражения клетки стал управлять ей. Если верно последнее предположение, то вирус должен был быть таким же большим, как и клеточное ядро. В своем исследовании ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого выяснили, что происходит, когда синегнойную палочку заражает гигантский вирус бактерий — бактериофаг phiKZ.

«Некоторое время назад было показано, что бактериофаг phiKZ в ходе инфекции бактериальной клетки образует внутри нее сферическую область — компартмент, причем его размер сравним с самой бактерией. Он покрыт белковой оболочкой, внутри которой упаковывается огромное количество ДНК этого вируса, а также часть ДНК-связывающих белков. По форме и предполагаемой функции этот компартмент напоминает ядро эукариотической клетки, поэтому он и называется псевдоядром», — рассказывает руководитель проекта Мария Якунина.

В экспериментах ученые заражали клетки бактериофагом и окрашивали ДНК вируса и бактерии после определенных промежутков времени. Оказалось, что бактериальная ДНК покидает центральное положение в клетке и уходит на периферию, тогда как ее место постепенно занимает ДНК вируса, которой становится все больше. Результат подтвердил другой метод — просвечивающая электронная микроскопия. С самого начала заражения ДНК бактериофага располагается внутри специальных шаровидных компартментов, затем внутри псевдоядра и, наконец, переносится в новообразованные фаговые частицы. Как считают авторы, каждый из этих «отсеков» эффективно отделяет ДНК от систем защиты хозяина.

Новые бактериофаги появляются спустя 30 минут после начала инфицирования. Чтобы исследовать строение зрелого псевдоядра, ученые использовали электронную томографию. Трехмерная организация фаговой ДНК внутри псевдоядра напоминала сеть из ДНК-белковых комплексов. Вероятно, это отражает сложный механизм компактизации фаговой ДНК, похожей на упаковку ДНК эукариот. Наблюдаемые процессы подтверждают реалистичность теории вирусного происхождения ядра. Кроме того, высока вероятность, что белки внутри псевдоядра выполняют функцию, аналогичную таковой у гистонов при упаковке ДНК в ядре эукариотической клетки.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.