Microbii unicelulari de arhee își împachetează ADN-ul în bobine flexibile care se extind și se întind la fel ca un Slinky. Acest tip de gimnastică moleculară nu a mai fost văzut până acum la alte organisme și ar putea reprezenta o modalitate prin care arheele au acces ușor la materialul lor genetic, informează cercetătorii pe 2 martie. eLife.
Unele dintre structurile observate „chiar arată ca și cum ai lua un Slinky și îl forțezi să se deschidă, ca pe o carte”, spune Karolin Luger, investigator al Institutului Medical Howard Hughes de la Universitatea din Colorado Boulder. „Ați crede că acest lucru ar contorsiona cu adevărat ADN-ul într-o formă îngrozitoare, dar de fapt curge foarte natural.”
Asemănător casetelor pe care a crescut le ascultă, ADN-ul stochează informații într-un filament foarte subțire și fragil de acizi nucleici, spune Luger. Dar, spre deosebire de benzi, care deseori se încurcau și rupeau, făcându-le inutile, materialul genetic poate fi citit, împărțit în două ca un fermoar și replicat fără încurcături și rupturi – toate în timp ce rămân închise într-un compartiment incredibil de mic.
În 2017, Luger și colegii săi au descoperit că arheile – microbi care seamănă cu bacteriile la microscop, dar sunt destul de diferiți – își pot împinge ADN-ul în jurul unor proteine mici numite histone (SN: 8/10/17). Acest proces este uimitor de similar cu modul în care plantele, animalele și ciupercile își îndoaie și își pliază propriile genomi în unități compacte, în formă de disc, cunoscute sub numele de nucleozomi.
Dar nimeni nu știa cum arată aceste structuri în arhee sau cum au obținut accesul microbii la ADN-ul lor spool. Folosind simulări pe calculator și experimente de microscopie electronică pe materialul genetic al Methanothermus ferviduso specie arheală iubitoare de căldură, cercetătorii au descoperit că formele asemănătoare Slinky s-au deschis și închis într-o mișcare cu clapetă.
„Reacția mea instinctă a fost: „Uau! Atât de drăguță!”, spune Luger. „A doua mea reacție a fost: „Desigur! Acest lucru are atât de mult sens!’”
Organismele complexe precum oamenii, palmierii sau ciupercile depind de o mașinărie sofisticată pentru a-și slăbi nucleozomii foarte compactați și pentru a obține acces la gene specifice. Microbii arhea ar putea, în schimb, să-și contorsioneze ADN-ul pentru a activa și dezactiva genele – permițând proteinelor să „citească” genele atunci când Slinkies-urile se deschid și întrerupând accesul atunci când se închid.
Luger dorește acum să analizeze alte arhei ciudate care trăiesc în medii extreme pentru a confirma dacă aceste Slinkies ADN flexibile sunt „un fenomen general sau dacă au fost inventate alte soluții pentru această problemă de ambalare a ADN-ului”.