Анализ элементного состава ДНК-белковых кристаллов in vitro

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 Fe^₂+ до Fe^₃+ и способствовать накоплению железа в форме Fe₂O₃.

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.