Komórki bakterii wyposażone są w różnorodne mechanizmy
advertisement
Nr wniosku: 204928, nr raportu: 19124. Kierownik (z rap.): mgr inż. Magdalena Anna Machnicka Komórki bakterii wyposażone są w różnorodne mechanizmy pozwalające im bronić się przed wnikającym obcym DNA. Jednym z takich mechanizmów jest działanie tak zwanych enzymów restrykcyjnych – białek, które potrafią rozpoznać obcy DNA, pochodzący spoza własnej komórki, a następnie zniszczyć ten obcy DNA przez enzymatyczne pocięcie go na fragmenty. Podczas realizacji niniejszego projektu przeprowadzono bioinformatyczną analizę białek z rodziny GmrSD. Białka te reprezentują szczególny rodzaj enzymów restrykcyjnych. Posiadają one zdolność rozpoznawania i przecinania DNA, który zawiera niestandardowe reszty nukleotydowe charakterystyczne dla pewnej grupy wirusów atakujących bakterie. Funkcjonalne białko GmrSD składa się z dwóch elementów funkcjonalnych (domen) – GmrS i GmrD, których znaczenie dla mechanizmu działania całego białka nie było do tej pory znane. Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić, że białka z rodziny GmrSD są rozpowszechnione wśród bakterii. Stwierdzono również, że domeny GmrS i GmrD są najczęściej połączone w jedną cząsteczkę białka, natomiast bardzo rzadko występują jako oddzielne białka, które łącząc się ze sobą mogą tworzyć funkcjonalny system GmrSD. Na podstawie komputerowej analizy sekwencji białek i przewidywania ich struktury stwierdzono, że domena GmrS wykazuje podobieństwo do białek z rodziny sulfiredoksyn. Na tej podstawie wskazano rejon tej domeny, który może być odpowiedzialny za wiązanie trójfosforanów nukleozydów oraz cięcie DNA. Podobna analiza wykonana dla domeny GmrD pokazała, że jest ona podobna do endonukleaz HNH – jednej ze znanych rodzin enzymów tnących DNA. Dla domeny GmrD również przewidziano rejon odpowiedzialny za cięcie DNA. Innym aspektem biologii systemu GmrSD, który został zbadany podczas realizacji tego projektu, była hipoteza dotycząca lokalizacji genów kodujących białka GmrSD w szczególnych rejonach genomów bakteryjnych zwanych „wyspami obrony”. Rejony te są bogate w geny kodujące różnorodne mechanizmy pozwalające bakteriom bronić się przed wnikającym do komórek obcym DNA. Stwierdzono, że geny kodujące białka GmrSD rzeczywiście sąsiadują z genami kodującymi inne mechanizmy obronne, więc wchodzą w skład „wysp obrony”. Przeprowadzono również rekonstrukcję filogenetyczną dla domen GmrS i GmrD. Na jej podstawie wywnioskowano, że domeny te koewoluowały, co oznacza, że pary domen GmrS i GmrD tworzą wzajemnie „kompatybilne” komplety, i ich odpowiednie dobranie prawdopodobnie warunkuje funkcjonalność enzymu. Badania przeprowadzone podczas realizacji tego projektu zwiększyły naszą wiedzę na temat mechanizmów obrony bakterii przed bakteriofagami oraz na temat sposobów funkcjonowania enzymów restrykcyjnych, a w szerszej perspektywie ogólnie białek oddziałujących z DNA. Badania podstawowe w tych dziedzinach nie tylko poszerzają wiedzę o biologii bakterii, ale mogą w przyszłości mieć wpływ na rozwój nowych narzędzi biologii molekularnej lub biotechnologicznego wykorzystania bakterii.
