Анализ элементного состава ДНК-белковых кристаллов in vitro
Аннотация
Универсальным ответом бактерий Escherichia coli на стресс является усиление синтеза специфических гистоноподобных белков Dps, которые связывают и защищают бактериальную ДНК. В результате в цитоплазме голодающих бактерий могут наблюдаться трехмерные кристаллоподобные массивы. Мы подобрали условия для получения ко-кристаллов ДНК-Dps in vitro и изучили их элементный состав с использованием аналитической электронной микроскопии. Было обнаружено, что Dps в составе ко-кристалла сохраняет свою ферритин-подобную активность, то есть может стимулировать окисление ионов Fe2+ до Fe3+ и способствовать накоплению железа в форме Fe2O3.
Ключевые слова
E. coli,
нуклеоид,
Dps,
электронная аналитическая микроскопия,
биокристаллизация,
флуоресцентная микроскопия
Об авторах
А. В. Моисеенко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Моисеенко Андрей Владимирович — ведущий инженер лаборатории электронной микроскопии биологического факультета МГУ.
119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-57-38
Н. Г. Лойко
ФИЦ «Биотехнологии РАН», Российская академия наук; ФИЦ «Химической физики им. Н.Н. Семенова РАН», Российская академия наук
Россия
Россия
Чертков Олег Валериевич — кандидат биологических наук, ведущий инженер кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.
Москва, 119071, Ленинский просп. д. 33, стр. 2; Москва, 119991, Москва, ул. Косыгина д. 4, тел.: 8-499-135-2139
О. В. Чертков
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Лойко Наталия Геннадиевна — кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории выживаемости микроорганизмов ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН.
119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-499-135-2139
А. В. Феофанов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, РАН
Россия
Россия
Феофанов Алексей Валерьевич — доктор биологических наук, профессор кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.
119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12; 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10, тел.: 8-495-939-57-38
Ю. Ф. Крупянский
ФИЦ «Химической физики им. Н.Н. Семенова РАН», Российская академия наук
Россия
Россия
Крупянский Юрий Федорович — доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, руководитель отдела строения вещества ФИЦ «Химической физики им. Н.Н. Семенова РАН».
Москва, 119991, Москва, ул. Косыгина д. 4, тел.: 8-495-939-73-00
О. С. Соколова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Соколова Ольга Сергеевна — доктор биологических наук, доцент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.
119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-57-38
Список литературы
1. Almiron M., Link A.J., Furlong D., Kolter R. A novel DNA-binding protein with regulatory and protective roles in starved Escherichia coli // Genes Dev. 1992. Vol. 6. P. 2646-2654.
2. AntipovS.S., TutukinaM.N., Preobrazhenskaya E.V., Kondrashov F.A., Patrushev M.V., Toschakov
3. S. V., Dominova I., Shvyreva U.S., Vrublevskaya V.V., Morenkov O.S., Sukharicheva N.A., Panyukov V.V., Ozoline O.N. The nucleoid protein Dps binds genomic DNA of Escherichia coli in a nonrandom manner // Plos One. 2017. Vol. 12. N 8: e0182800.
4. Shen B.A., Landick R. Transcription of bacterial chromatin // J. Mol. Biol. 2019. N S0022-2836(19).30325-0.
5. Martinez A., Kolter R. Protection of DNA during oxidative stress by the nonspecific DNA-binding protein Dps // J. Bacteriol. 1997. Vol. 179. N 16. P. 5188-5194.
6. Minsky A., Shimoni E, Frenkiel-Krispin D. Stress, order and survival // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2002. Vol. 3. P. 50-60.
7. Loiko N.G., Suzina N.E., Soina V.S., Smirnova T. A., Zubasheva M.V., Azizbekyan R.R., Sinitsyn D.O., Tereshkina K.B., Nikolaev Y.A., Krupyanskiy Y.F., El’-Registan G.I. Biocrystalline structures in nucleoids of stationary and dormant cells of procariot // Microbiology. 2017. Vol. 86. N 6. P. 714-727.
8. Frenkiel-Krispin D, Levin-Zaidman S, Shimoni E, Wolf S.G., Wachtel E.J., Arad T, Finkel S.E., Kolter R, Minsky A. Regulated phase transitions of bacterial chromatin: A non-enzymatic pathway for generic DNA protection // EMBO J. 2001. Vol. 20. N 5. P. 1184-1191.
9. Antipov S, Turishchev S, Purtov Y, Shvyreva U. Sinelnikov A., Semov Y., Preobrazhenskaya E, Berezhnoy A., Shusharina N, Novolokina N, Vakhtel V., Artyukhov V., Ozoline O. The oligomeric form of the Escherichia coli Dps protein depends on the availability of iron ions // Molecules. 2017. Vol. 22. N 11: 1904.
10. Moiseenko A., Loiko N., Tereshkina K., Danilova Y., Kovalenko V., Chertkov O., Feofanov A.V., Krupyanskii Y.F., Sokolova O.S. Projection structures reveal the position of the DNA within DNA-Dps co-crystals // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2019. Vol. 517. N 3. P. 463-469.
11. Egerton R.F. Electron energy-loss spectroscopy in the electron microscope, third edition. N.Y.: Springer, 2011. 491 pp.
12. Dadinova L.A., Chesnokov Y.M., Kamyshinsky R.A., Orlov I.A., Petoukhov M.V., Mozhaev A.A., Soshinskaya E.Y., Lazarev V.N., Manuvera V.A., Orekhov A.S., Vasiliev A.L., Shtykova EV. Protective Dps-DNA co-crystallization in stressed cells: an in vitro structural study by small-angle X-ray scattering and cryo-electron tomography // FEBS Lett. 2019. Vol. 593. N 12. P. 1360-1371.
13. Loiko N.G., Danilova Ya.A., Moiseenko A.V., Demkina E.V., Kovalenko V.V., Tereshkina K.B., El’-Registan G.I., Sokolova O.S., Krupyanskii Yu.F. Condensation of nucleoid in Escherichia coli cell as a result of prolonged starvation // ArXiV Quantitative Biol. 2019. Vol. 1901: 11322.
14. Garvie L.A.J., Craven A.J., Brydson R. Use of electron-energy loss near-edge fine structure in the study of minerals // Am. Mineral. 1994. Vol. 79. N 5-6. P. 411-425.
При поддержке: Аналитическая электронная и флуоресцентная микроскопии выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 19-74-30003). Экспрессия и очистка белка Dps проводились в рамках государственного задания Минобрнауки России (тема 0082-2014-0001, №АААА-А17-117040610310-6 и тема 0104-20190005). Электронная микроскопия проводилась с использованием аналитического электронного микроскопа JEOL2100 (JEOL, Япония) в составе уникальной научной установки «Трёхмерная электронная микроскопия и спектроскопия» биологического факультета МГУ
Для цитирования:
Моисеенко А.В., Лойко Н.Г., Чертков О.В., Феофанов А.В., Крупянский Ю.Ф., Соколова О.С. Анализ элементного состава ДНК-белковых кристаллов in vitro. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2019;74(4):301–307.
For citation:
Moiseenko A.V., Loiko N.G., Chertkov O.V., Feofanov A.V., Krupyanskii Yu.F., Sokolova O.S. Analysis of element composition of DNA-protein crystals in vitro. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2019;74(4):301–307. (In Russ.)
Просмотров: 91
Послать статью по эл. почте 