Под микроскопом отдельные молекулы ДНК складываются в петли — так работает белковый комплекс бактерии Ureaplasma parvum. В петербургском Политехе этот механизм удалось увидеть в лабораторном опыте. Комплекс другой бактерии в тех же условиях повёл себя иначе.
Длинную молекулу ДНК недостаточно просто поместить в клетку: её пространственную организацию поддерживают специальные белковые комплексы. Среди них — SMC, от английского Structural Maintenance of Chromosomes, «структурная поддержка хромосом». Они помогают упаковывать генетический материал, формируя из него петли. Об эксперименте, в котором удалось наблюдать этот процесс, СПбПУ рассказал 13 мая 2026 года.
Петля под микроскопом
Петербургские исследователи изучали SMC бактерии Ureaplasma parvum. В работе соединили несколько подходов:
- методы генетической инженерии;
- методы молекулярной биологии;
- одномолекулярные методы, позволяющие наблюдать под микроскопом отдельные молекулы ДНК и образование петель.
Формирование таких петель называют экструзией. Для многих бактериальных комплексов этот процесс прежде предполагали по результатам исследований внутри клеток, но напрямую в лабораторном опыте не демонстрировали — так прежнее состояние знаний описано в отчётных материалах Российского научного фонда. Петербургская работа позволила наблюдать сам механизм пространственной организации ДНК.
Бактерия с простым устройством
Ureaplasma parvum в Политехе называют «минимальной» бактерией. Она устроена проще привычных лабораторных моделей — кишечной и сенной палочек. На такой менее сложной системе исследователи могут разбирать работу молекулярного механизма. В опыте её белковый комплекс оказался способен формировать петли ДНК.
Название SMC при этом объединяет комплексы с разным поведением. В отчёте РНФ за 2026 год описаны исследования MukBEF и Wadjet кишечной палочки. Команда получила и очистила входящие в них белки, затем проверила их взаимодействия с ДНК и другими белками. Для MukBEF получены предварительные данные об экструзии петель в одномолекулярном эксперименте; окончательным выводом они пока не стали.
Разница в одинаковых условиях
В майском сообщении СПбПУ комплекс Ureaplasma parvum сравнили с комплексом Bacillus subtilis — сенной палочки. В тех же условиях тот петель не формировал.
Авторы предложили два возможных объяснения: либо комплекс сенной палочки не обладает такой способностью, либо ему нужны дополнительные участники, которых в эксперименте не было. Причину различия предстоит выяснить в дальнейших исследованиях.
Белок для ремонта ДНК
Упаковкой генетического материала задачи этого семейства не ограничиваются. В отдельной работе Политеха исследовали SMC-подобный белок RecN, участвующий в восстановлении повреждённой ДНК. Об этом университет рассказал 22 июля 2026 года.
Поведение RecN изучали с помощью оптических пинцетов — лазерных ловушек, позволяющих манипулировать отдельными молекулами. Белок прочно связывался с одноцепочечной ДНК. На двухцепочечной он формировал структуры, напоминающие петли: они разрушались при воздействии силы в 2–4 пиконьютона.
Исследование RecN и опыт с Ureaplasma parvum — самостоятельные работы с разными задачами. Их объединяет масштаб наблюдения: учёные следят за поведением единичных молекул, получая возможность изучать детали работы белков.
Где изучают молекулярные механизмы
Майская работа посвящена прежде всего фундаментальному механизму организации ДНК. Возможность использовать SMC как мишень для будущих антибактериальных препаратов в публикации СПбПУ обозначена как перспектива.
Исследование выполнили в научно-исследовательском комплексе «Нанобиотехнологии». Для эксперимента использовали оборудование центра коллективного пользования Политеха.