Biologiczna zagadka pochodzenia histonów być może zostanie rozwiązana
Wykrycie histonów łączących się z DNA u specyficznych bakterii Bdellovibrio bacteriovorus i Leptospira interrogans opisuje (w nierecenzowanym jeszcze artykule, o którym donosi „Nature”), grupa Tobiasa Wernecke z Medical Research Council London Institute of Medical Sciences.
Z analizy bioinformatycznej sekwencji genów i białek wielu bakterii wiadomo było już wcześniej, że również u nich występują białka o budowie podobnej do histonów. Badania grupy Wernecke są jednak pierwszą ich analizą funkcjonalną.
Co ciekawe i zupełnie niezwykłe, naukowcy wykazali, że histony u tych bakterii wchodzą w zupełnie inne interakcje z DNA niż u Eukaryota. Mianowicie nie tworzą one przestrzennych tworów zwanych nukelosomami, a raczej prostą, ale szczelną obudowę bakteryjnego DNA. U nich DNA znajduje się w regionie cytoplazmy zwanym nukleoidem. U Eukaryota – w jądrze komórkowym oddzielonym od cytoplazmy podwójną błoną lipidowo-białkową zwaną otoczką jądrową. Tu musimy przypomnieć klasyczne funkcje histonów i nukleosomów u Eukaryota. Właśnie dzięki nukleosomowej, w pełni zależnej od histonów, strukturze eukariotycznej chromatyny, możliwa jest precyzyjna kontrola procesów replikacji, transkrypcji, czyli przepisywania informacji genetycznej z DNA na RNA (i następnie z RNA na białka) i reparacji uszkodzeń DNA. Ewolucja musi obchodzić się z histonami – i kodującymi je genami – szczególnie ostrożnie. Ich Mutacje tych genów dezorganizują bowiem niezbędne dla życia komórki procesy związane z powielaniem, ujawnianiem i konserwowaniem informacji genetycznej.
Oba gatunki bakterii są ciekawe również pod innymi względami (co może pozostawać w pewnym związku z obecnością histonów na ich DNA). Należąca do krętków Leptospira interrogans jest zaś patogenem wywołującym chorobę zwaną leptospirozą. Wnika do komórek śródbłonka naczyń krwionośnych zwierząt i niszczy je, powodując uszkodzenia płuc, nerek czy serca. Badany przez Brytyjczyków histon Leptospira interrogans okazał się niezwykle dla tej bakterii istotny: genetyczny zabieg usuwający kodujący go gen był dla niej letalny.
Bdellovibrio bacteriovorus jest drapieżna: niszczy inne bakterie, wnikając do wnętrza ich komórek i żywi się ich zawartością. Występuje w dwóch formach – wolno pływającej gotowej do ataku na inne bakterie i znajdujące się we wnętrzu komórki-ofiary. Okazuje się, że ta zmiana trybu życia wiąże się z drastycznymi zmianami struktury ich DNA. Pierwsza forma ma DNA szczególnie mocno upakowane i zwarte. Po wniknięciu do komórki innej bakterii struktura jej nukleoidu ulega znacznemu rozluźnieniu, aby znów przybrać kompaktową formę, kiedy bakteria ponownie przejdzie do formy wolnożyjącej. Naukowcy podejrzewają, że zmiany struktury nukleoidu poszczególnych form Bdellovibrio bacteriovorus mogą być związane z różnym obudowaniem jej DNA bakteryjnymi histonami.
Badania te nie wyjaśniają jeszcze w pełni funkcji i roli bakteryjnych histonów. Są zaledwie pierwszym, ale – wydaje się – bardzo ważnym, krokiem do wyjaśnienia biologicznej zagadki pochodzenia histonów i ich pierwotnych funkcjach.