Бактерии защищают себя от вирусов-бактериофагов и чужой ДНК с помощью систем рестрикции-модификации (РМ-систем). Эти структуры узнают непривычную последовательность ДНК и разрезают ее. Мобильные генетические элементы — плазмиды, небольшие кольца ДНК, и транспозоны, блуждающие участки генома — в ответ создали белки-антирестриктазы. Они подражают структуре ДНК и обманывают защиту.
Коллектив лаборатории молекулярной генетики Московского физико-технического университета (МФТИ) проанализировал бактериальные геномы и обнаружил новое семейство защитных генов. Эти гены кодируют очень короткие белки — в три раза меньше известных ранее. Ученые назвали их sArdA: от small ArdA. Такие белки делятся на два подсемейства: sArdN и sArdC. Они похожи на разные концы полноразмерного белка-защитника ArdA.
Наши данные показывают, что специфичность связывания белков, мимикрирующих под ДНК, со своей мишенью может достигаться и очень короткими белками. Способность этих белков избирательно ингибировать разные ДНК-связывающие белки делает их перспективным инструментом для регулирования внутриклеточных процессов, например, экспрессии генов
Чтобы понять механизм, ученые использовали искусственный интеллект AlphaFold3. Моделирование показало, как мини-белки связываются с ключевым ферментом системы защиты. Затем исследователи перенесли гены мини-белков в кишечную палочку (модельный микроорганизм) и заразили ее вирусами. Эксперимент подтвердил: оба белка защищают вирусную ДНК, но действуют избирательно. Каждый блокирует только определенный тип защитной системы.
Открытие важно и для фундаментальной науки — оно раскрывает новые механизмы молекулярной мимикрии. А для биотехнологии это шаг к созданию очень коротких и точных инструментов, которые смогут управлять работой ферментов внутри клетки или лечить болезни, связанные с геномом.
Ранее Наука Mail писала о том, как ВИЧ заражает иммунные клетки.
