Удивительные молекулы полифосфаты, представляющие собой цепочки фосфатных соединений, можно обнаружить во всех живых существах на Земле — от микроскопических бактерий до человека. Эти древние молекулярные помощники выполняют множество важных функций в организме, включая такие жизненно важные процессы, как свертывание крови у людей и адаптация к стрессу у бактерий. Интересно, что чаще всего их обнаруживают в непосредственной близости от хроматина — важнейшего компонента хромосом. До недавнего времени взаимосвязь этих простых неорганических полимеров с ДНК оставалась неизученной.
Исследователи обнаружили, что в бактериальных клетках полифосфаты способны создавать уникальные конденсаты — особые безмембранные капли, располагающиеся в зоне нуклеоида, где хранится генетическая информация. Примечательно, что такие клетки содержат большое количество ионов магния. Согласно последним исследованиям, опубликованным в престижном журнале Nature Communications, именно эти ионы играют ключевую роль в формировании новых структур при взаимодействии полифосфатов и ДНК.
Группа талантливых ученых под руководством Лизы Рэки и Ашока Дениза провела революционное исследование с использованием передовых технологий. Применив комбинацию флуоресцентной микроскопии, где молекулы были помечены специальными красителями, и электронной криотомографии для детального изучения структуры, им удалось наблюдать, как нити ДНК взаимодействуют с поверхностью полифосфатных конденсатов.
Захватывающие результаты исследования показали, что при наличии ионов магния длинные цепочки полифосфатов самостоятельно организуются в капли. Однако формирование оболочки происходит только при определенной концентрации магния — слишком высокое или низкое содержание ионов препятствует этому процессу. Удивительно, но даже небольшие изменения в концентрации ионов магния могут существенно повлиять на поведение ДНК и размеры полифосфатных конденсатов. При этом длинные цепочки ДНК проявляют способность уменьшать размер капель, предотвращая их слияние.
Это блестящее открытие предлагает совершенно новый взгляд на роль полифосфатов в организации ДНК, поскольку их присутствие может существенно влиять на форму и функциональность хроматина. Ученые предполагают, что обнаруженный механизм имеет широкое распространение в природе и не ограничивается только бактериальными клетками, ведь магний и ДНК присутствуют повсеместно, как и сами полифосфаты.
Открытие имеет огромный потенциал для практического применения. Полифосфатные конденсаты могут стать идеальными наноконтейнерами для доставки лекарственных препаратов, а новое понимание влияния ДНК-оболочки на их форму и поведение открывает широкие возможности для управления структурой подобных комплексов.
В перспективе ученые планируют расширить исследования, добавляя к ДНК и полифосфатам различные белки и другие компоненты. Учитывая, что такие простые полимеры как полифосфаты в сочетании с магнием и ДНК способны образовывать структуры, влияющие на конфигурацию генетического материала и функции клеток, будущие открытия обещают быть поистине впечатляющими.
Источник: naked-science.ru
