The structure of DNA in anabiotic and mummified Escherichia coli cells

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The structural organization of DNA in “stressed” (with increased stress resistance), anabiotic and mummified cells obtained by introducing 4-hexylresorcinol in different concentrations at different stages of cell culture growth was studied using the synchrotron radiation diffraction technique. Experimental studies allow us to conclude that 4-hexylresorcinol is the initiator of the transition of cells into an anabiotic and mummified state in the stationary stage of growth. In the prestationary stage, in the studied concentration range, 4-hexylresorcinol initiates the transition of cells into a mummified state, but not into an anabiotic state, which indicates that DNA is unprepared for the crystallization process in these bacteria. The structure of DNA inside a cell in an anabiotic dormant state (almost complete absence of metabolism) and dormant state (starvation stress) coincide (form nanocrystalline structures). Data indicate the universality of DNA condensation or the universality of DNA protection by the Dps protein in the dormant state, regardless of the type of stress. The mummified state (complete absence of metabolism, irreversible to life) is very different in structure (has no order within the cell).

全文:

受限制的访问

作者简介

Yu. Krupyanskii

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: yufk@chph.ras.ru
俄罗斯联邦, Moscow

V. Kovalenko

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: yufk@chph.ras.ru
俄罗斯联邦, Moscow

N. Loiko

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences; Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology”, Russian Academy of Sciences

Email: yufk@chph.ras.ru
俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

E. Tereshkin

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: yufk@chph.ras.ru
俄罗斯联邦, Moscow

K. Tereshkina

Semenov Federal Research Center of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: yufk@chph.ras.ru
俄罗斯联邦, Moscow

A. Popov

European Synchrotron Radiation Facility

Email: yufk@chph.ras.ru
法国, Grenoble Cedex 9

参考

  1. A.Y. Grosberg, A.R. Khokhlov, Statistical physics of macromolecules (AIP, New York, 1994).
  2. S.C. Verma., Z. Qian, S.L. Adhya // PLoS. Genet. 2019. V. 15. № 12. e1008456. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008456
  3. O.V. Bukharin, A.L. Gintsburg, Yu.M. Romanova, and G. I. El’-Registan, Bacterial Survival Mechanisms (Meditsina, Moscow, 2005) [in Russian].
  4. A.G. Tkachenko, Molecular Mechanisms of Stress Responses in Microorganisms (UrO RAN, Yekaterinburg, 2012) [in Russian].
  5. Schrodinger. What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell with mind and matter. (Cambridge University Press, New York, 2013).
  6. Minsky, E. Shimoni, D. Frenkiel-Krispin // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2002. V. 3. P. 50.
  7. N.E. Suzina, A.L. Mulyukin, N.G. Loiko, A.N. Koz lova, V.V. Dmitriev, A.P. Shorokhova, V.M. Gorlenko, V.I. Duda, and G.I. El’-Registan, Microbiology V. 70. P. 667 (2001). https://doi.org/10.1023/A:1013183614830
  8. N. Loiko, Y. Danilova, A. Moiseenko et al. // PLoS ONE. 2020. V. 15. № 10. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231562
  9. D.O. Sinitsyn, N.G. Loiko, S.K. Gularyan et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2017. V. 11. P. 833. https://doi.org/10.1134/S1990793117050128
  10. Y.F. Krupyanskii., N.G. Loiko, D.O. Sinitsyn et al. // Crystallogr. Reports. 2018. V. 63. P. 594. https://doi.org/10.1134/S1063774518040144
  11. Y.F. Krupyanskii, Rus. J. of Phys. Chem. B 15 (2), 326 (2021). https://doi.org/10.1134/S199079312102007X
  12. Y.F. Krupyanskii, A.A. Generalova, V.V. Kovalenko, et al., Russ. J. Phys. Chem. B 17 (3), 517 (2023). https://doi.org/10.1134/S199079312303021122
  13. M.H. Zwietering, I. Jongenburger, F.M. Rombouts, K. van ‘T Riet // Applied and Environmental Microbiology. 1990. V. 56. № 6. P. 1875. https://doi.org/10.1128/aem.56.6.1875-1881.1990
  14. Moiseenko, N. Loiko, O.S. Sokolova, Y.F. Kru pyan skii // Methods in Molecular Biology. 2022. V. 2516. P. 143. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2413-5_9.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Scattering intensity as a function of the 2θ angle for samples containing bacterial cells of the E. coli Gold strain exposed to 4HR at the stationary growth phase at the following concentrations: a – 10–4 M, anabiotic state of the cell (curve 1, blue), 10–3 M – mummified state (curve 2, red); b – 10–4 M (curve 1, blue), 10–5 M (curve 2, purple), 10–6 M (curve 3, green). Thin yellow curves (in this figure and below) are the scattering intensity from cells in the active growth phase. The insets show the diffraction patterns of the anabiotic and mummified states of the cells.

下载 (212KB)
3. Fig. 2. Dependence of the scattering intensity on the 2θ angle of samples containing bacterial cells of the E. coli Gold strain exposed to 4HR at the pre-stationary growth phase at the following concentrations: a – 10–4 M (curve 1, red), 10–3 M (curve 2, blue); b – 10–4 M (curve 1, red), 10–5 M (curve 2, purple), 10–6 M (curve 3, green).

下载 (200KB)
4. Fig. 3. Dependence of the scattering intensity on the 2θ angle of samples containing bacterial cells of the E. coli Gold strain, exposed to 4HR at a concentration of 10–3 M at the stationary growth phase and incubated for 1.5 h (curve 1, blue), 9 h (curve 2, purple) and 100 h (curve 3, green).

下载 (134KB)
5. Fig. 4. Dynamics of germination of anabiotic E. coli cells obtained under the action of 4HR at a concentration of 10–4 M in the stationary growth phase. Incubation period of cells after transfer to a new nutrient medium: a – 0 h, b – 1.5 h, c – 14 h, d – 96 h. Curves 1 – dependence of scattering intensity on the 2θ angle of samples containing anabiotic bacterial cells; curves 2 – scattering intensity from cells in the active growth phase.

下载 (340KB)

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».