Mokslininkai aprašė netikėtą reiškinį, kai bakterijos, regis, „miršta“, bet jų aplinkoje DNR sintezė kurį laiką vis tiek tęsiasi. Šį procesą tyrėjai prilygina biologinėms „zombi“ gamykloms, nes molekulinė „gamyba“ vyksta jau už gyvos ląstelės ribų.
Kaip nurodoma žurnale „Angewandte Chemie International Edition“ publikuotame darbe, svarbų vaidmenį čia atlieka bakteriofagai – bakterijas užkrečiantys virusai. Jie gali ilgai tūnoti bakterijos genetinėje medžiagoje, o tinkamomis sąlygomis „atsibusti“ ir paleisti visą grandinę netikėtų įvykių.
Tyrėjai aiškinasi, kad aktyvėję virusai paskatina dalies užkrėstų bakterijų irimą. Kartu į aplinką išsiskiria fermentai, kurie įprastai ląstelėje kopijuoja DNR, tačiau šį kartą jie išlieka aktyvūs net ir už ląstelės ribų.
Dėl to, pasinaudodami aplinkoje esančiomis cheminėmis medžiagomis, šie fermentai gali tęsti genetinės medžiagos sintezę – tarsi „gamybos linija“ būtų įjungta net po bakterijos žūties. Mokslininkų teigimu, toks mechanizmas gali atverti kelią naujiems metodams kuriant DNR pagrindu veikiančias struktūras ir medžiagas.
Bakterijos, virusai ir netikėta DNR sintezė
Tyrimus atliko Gabrielio Antonio S. Minero vadovaujama komanda iš Orhuso universiteto. Eksperimente dėmesys sutelktas į dvi bakterijų rūšis: Shewanella oneidensis ir Bacillus subtilis.
Bakterijos buvo laikomos sąlygomis, kai trūko maistinių medžiagų – tai paskatino „užmigusių“ virusų aktyvaciją. Po suaktyvėjimo bakteriofagai ėmė daugintis, o dalis užkrėstų bakterinių ląstelių suiro.
Įprastai tokia baigtis reikštų tik naujų viruso dalelių išlaisvinimą ir šeimininko žūtį. Tačiau šį kartą tyrėjai užfiksavo, kad kartu su irimu į aplinką patekę DNR kopijavimo fermentai išlaikė aktyvumą ir pradėjo veikti „laisvai“, už ląstelės ribų.
Kaip iš DNR gimsta tvarkingos struktūros
Mokslininkai nustatė, kad procesą galima nukreipti pateikiant specialiai paruoštą DNR fragmentą – uždarą žiedą, kuris tampa šablonu kopijavimui. Tai leidžia vykti vadinamajai „riedančio žiedo“ replikacijai, kai ta pati seka kopijuojama daugybę kartų ir susidaro ilgos pasikartojančios DNR grandinės.
Tos grandinės nėra vien atsitiktinis molekulių „siūlas“. Dėl tam tikrų sekų, ypač guanino motyvų, jos gali spontaniškai susitvarkyti į vadinamąsias G-kvadruplekso struktūras – tvarkingas erdvines konfigūracijas.
Shewanella oneidensis atveju susiformavusios struktūros priminė mažus „žiedus“ ar „gėles“ ir, kaip aprašoma, galėjo siekti iki 10 mikrometrų skersmenį. Tuo metu Bacillus subtilis išaugino ilgas, į „laidus“ panašias struktūras, kurių ilgis viršijo 50 mikrometrų.
Galimos taikymo kryptys: nuo biomaterialų iki katalizės
Tyrėjai pabrėžia, kad šios DNR struktūros gali turėti ne tik „dekoratyvią“ reikšmę. Jos gali stiprinti biofilmo mechaninę sandarą, o taip pat, dėl gebėjimo prisijungti hemo grupes, rodyti aktyvumą, panašų į peroksidazių fermentų veikimą.
Praktiniu požiūriu tai reikštų, kad tokios struktūros galėtų dalyvauti konkrečiose cheminėse reakcijose. Mokslininkai svarsto, kad keičiant bakterijoms pateikiamą DNR šabloną ateityje būtų įmanoma formuoti skirtingų savybių „užsakomas“ struktūras.
Autoriai mini, jog toks mechanizmas galėtų būti pritaikomas kuriant pažangius biomaterialus, nanotechnologijų sprendimus ar pramonėje reikalingus katalizatorius. Pažymima ir tai, kad abi tirtos bakterijos jau dabar domina mokslą dėl galimų pritaikymų, susijusių su nuotekų valymu ir cheminėmis transformacijomis aplinkoje.
Leave a Reply