پروتئین MraZ که به شکل یک دونات هشتتایی است، برای فعالسازی ژنهای تقسیم سلولی مجبور به شکستن ساختار خود میشود. تیمی از پژوهشگران دانشگاه خودمختار بارسلونا (UAB) به رهبری دیوید رِوِرتر، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی کرایو، موفق به ثبت این پدیده در وضوح نزدیک به اتمی شدهاند. یافتههای این مطالعه که در مجله Nature Communications منتشر شده، پنجره جدیدی به روی درک تنظیم رشد میکروبها باز میکند.
اپرون dcw و نقش کلیدی MraZ
در بیشتر باکتریها، دستورالعملهای تقسیم سلولی در یک خوشه ژنی به نام اپرون dcw سازماندهی شده است. این اپرون حاوی ژنهای لازم برای تولید پروتئینهای مسئول تقسیم سلولی و ساخت دیواره سلولی است. فعالسازی این ژنها توسط فاکتورهای رونویسی صورت میگیرد که به ناحیه پروموتر DNA متصل میشوند. یکی از مهمترین این فاکتورها، خود پروتئین MraZ است که اولین ژن درون اپرون dcw محسوب میشود.
راز ساختار دوناتشکل
پروتئین MraZ به صورت یک هشتتایی (octamer) از هشت زیرواحد یکسان تشکیل شده که ساختاری حلقوی مانند دونات ایجاد میکند. این ساختار به دلیل انحنای ذاتی، قادر به اتصال همزمان به چهار «جعبه» تکراری در ناحیه پروموتر نیست. اما پژوهشگران مشاهده کردند که برای شروع تقسیم سلولی، این دونات میشکند و تغییر شکل میدهد تا چهار زیرواحد بتوانند به چهار جعبه متصل شوند. دیوید رِوِرتر میگوید: «این یک مشاهده شگفتانگیز است. دونات میشکند و تغییر شکل میدهد به گونهای که چهار تا از زیرواحدها میتوانند به چهار جعبه پروموتر متصل شوند.»
تصویربرداری مستقیم از مکانیسم مولکولی
این تیم از روشهای پیشرفته زیستشناسی ساختاری شامل بلورشناسی اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی کرایو برای بررسی اتصال MraZ به پروموتر اپرون dcw در باکتری Mycoplasma genitalium استفاده کردند. این باکتری به دلیل ژنوم بسیار کوچک، یک مدل آزمایشگاهی ایدهآل است. تا پیش از این، محققان عمدتاً به آزمایشهای بیوشیمیایی و مدلسازی کامپیوتری متکی بودند، اما اکنون توانستهاند این تعامل را مستقیماً مشاهده کنند.
اهمیت جهانی این کشف
به گفته رِوِرتر، این مکانیسم احتمالاً در اکثر باکتریها مشترک است، زیرا پروتئینهای MraZ بسیار شبیه به هم هستند و توالیهای DNA پروموترهای اپرونهای تنظیمکننده تقسیم سلولی نیز مشابهند. این یافته نهتنها درک ما را از فرآیندهای پایهای حیات عمیقتر میکند، بلکه میتواند راه را برای توسعه آنتیبیوتیکهای جدیدی که این مکانیسم را هدف قرار میدهند، هموار کند.
