By this author

The structure of the biocrystalline nucleoid and its role in the regulation of dissociative phenotypic heterogeneity of microbial populations

Issue number 6 from 15.11.2024

Выживание микробной популяции в неблагоприятных для роста условиях обеспечивается: (1) образованием клеток-персистеров (П), созревающих в аметаболические покоящиеся формы (ПФ); (2) защитой хромосомальной ДНК путем формирования биокристаллического нуклеоида (БН); (3) способностью ПФ прорастать в свежей среде смешанной популяцией фенотипически различающихся диссоциантов, один из которых будет к ней наиболее адаптивен. Настоящее исследование решало две задачи: выяснить (1) как структурно организован БН в ПФ прокариот и (2) как биокристаллизация нуклеоида связана с фенотипической гетерогенностью популяций, вырастающих из ПФ. В работе предложена новая модель декристаллизации/рекристаллизации БН при нагревании/охлаждении ПФ при сублетальных температурах в неростовой среде, что воспроизводит динамику формирования БН в модели организации нуклеоида как складчатой глобулы. Электронно-микроскопический анализ структурных изменений БН в прогретых/охлажденных ПФ, совокупно с определением диссоциативных спектров вырастающих из них популяций, позволил получить следующую новую информацию. Биокристаллизация нуклеоида происходит в следующей последовательности: (1) начинающаяся ко-кристаллизация ДНК-Dps сопровождается разделением объема нуклеоида с формированием из суперскладчатой ДНК компактизованного нуклеоида в центральной области клетки и отходящих от него петель линейной ДНК; (2) ко-кристаллизация петельной ДНК-Dps сопровождается ее различной геометрической укладкой – тороидальной, ламеллярной, др.; (3) кристаллизация Dps-Dps, повторяющая матричную укладку петельной ДНК-Dps, приводила к образованию кристаллического массива Dps-Dps, что завершает образование БН. Обнаружено, что нагревание ПФ (45‒70°С, 15 мин), приводящее к декристаллизации петельной ДНК-Dps при сохранении структурированности компактизованного нуклеоида, не влияет на диссоциативный (колониально-морфологический) спектр популяции, вырастающей из ПФ. На изменение ее диссоциативного спектра влияет процесс рекристаллизации ДНК-Dps, при котором, по-видимому, происходит связывание Dps не только с прежними, но и с другими сайтами ДНК, также афинными для Dps, что влияет на изменение топологии ДНК и ее транскрипцию.

34 0