Tek nedavno je otkriveno da jednoćelijski organizmi (bakterije i arheje) takođe imaju histone – proteine koji grade DNK. Sada, Leiden Ph.D. kandidat Samjuel Švab je otkrio da su histoni u ovim organizmima mnogo raznovrsniji nego što se ranije mislilo.
Švab i njegove kolege opisuju ne manje od 17 različitih grupa, od kojih svaka ima jedinstvene strukture i funkcije. Otkriće je objavljeno u časopisu Nature Communications.
„DNK je tako veliki molekul da se tehnički ne uklapa u ćeliju“, objašnjava Semjuel Švab. On je dr. kandidat u grupi Dame na Lajdenskom institutu za hemiju. „Zato postoje proteini koji sabijaju DNK. Najpoznatiji su histoni.“
Dugo se verovalo da samo složeni oblici života imaju histone, sve dok ih naučnici nisu otkrili u arhejama i na kraju u bakterijama (oboje su jednoćelijski organizmi bez jezgra). Histoni formiraju male sfere, zvane nukleozomi, oko kojih se omotava DNK.
Čini se da DNK arheja i bakterija sadrži brojne „recepte“ koji su veoma slični onima za poznate histone, ali sa malim razlikama. „Bili smo veoma željni da saznamo kakve će histone ovi recepti proizvesti“, kaže Švab.
„Ovo je prilično teško uraditi u laboratoriji, ali na sreću, pre tri godine, uveden je pametni AI algoritam: AlphaFold. Ovaj program je veoma dobar u predviđanju proteinskih struktura na osnovu odgovarajućih sekvenci (recepta) u DNK.“
Iz ogromne baze podataka proteina, Schvab je prikupio ne manje od 6.000 DNK sekvenci koje bi mogle poslužiti kao recepti za još neotkrivene histone u arhejama i bakterijama. „Uz pomoć AlphaFold-a i superkompjuterskog objekta ALICE u Lajdenu, predvideli smo strukturu odgovarajućih histona za sve ove sekvence.
Pokazalo se da su histoni u arhejama i bakterijama mnogo raznovrsniji nego što se ranije mislilo. Švab je identifikovao ukupno sedamnaest različitih grupa. Neki od njih su već bili poznati, ali su postojale i potpuno nove strukture.
Istraživači su zatim testirali da li je računar ispravan. „Odredili smo strukturu jedne od ovih novih grupa histona u laboratoriji“, kaže Švab. „Ispostavilo se da je skoro tačno onako kako je kompjuter predvideo.
Na osnovu predviđenih struktura, istraživači su mogli da formiraju hipoteze o tome kako se ovi proteini ponašaju i šta bi mogli da urade sa DNK. Švab kaže: „Videli smo da ne postoje samo sfere koje obavijaju DNK, već i druge strukture koje, na primer, mogu savijati DNK ili premostiti različite delove DNK lanaca, stvarajući petlje.“
„Takođe je fascinantno“, dodaje supervizor Remus Dame, „bilo je otkriće da se neki histoni ne vezuju za DNK, već za membrane. Dakle, oni imaju drugu funkciju osim organizacije DNK. Ali to još treba da istražimo dalje. “
Istraživanje grupe Dame doprinosi boljem razumevanju evolucije organizacije DNK i načina na koji različiti organizmi upravljaju svojim genetskim materijalom. Dame kaže: „Pored toga, ovo znanje nam pomaže da tumačimo podatke o DNK i merenja. Još uvek znamo vrlo malo o tome šta se zapravo dešava unutar ćelije.“
Švab kaže: „Ima još mnogo toga da se nauči o ulozi ovih histona. Otkrivanje ovih novih varijanti je samo početak.“
