ДНК организована в нуклеоиде активно растущей клетки иерархически с тремя уровнями компактизации ДНК: Нижний уровень (малый масштаб ≥ 1 кб п.о.) обеспечивается взаимодействием с гистоноподобными NAP белками. Активно растущие клетки поддерживают динамический, далекий от равновесия порядок благодаря метаболизму. При переходе клеток в покоящееся состояние (практически полное отсутствие метаболизма) обычные биохимические способы защиты ДНК перестают работать и клетки, адаптируясь к новым условиям, вынуждены использовать физические механизмы защиты ДНК. Проведено изучение структуры ДНК в нуклеоиде покоящихся клеток, образующихся при стрессе голодания, с помощью дифракции синхротронного излучения и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Экспериментальные результаты позволили визуализировать структуры нижнего иерархического уровня компактизации ДНК в нуклеоиде покоящихся клеток. Впервые проведенная серия дифракционных экспериментов свидетельствует о наличии периодической упорядоченной организации ДНК во всех изученных бактериях. ПЭМ позволила извлечь тонкую визуальную информацию о типе конденсации ДНК в нуклеоиде бактерии Escherichia coli. Обнаружены внутриклеточные нанокристаллические, жидкокристаллические и свернутые нуклеосомоподобные структуры ДНК. Свернутая нуклеосомоподобная структура наблюдалась впервые, она является результатом множественного сворачивания длинных молекул ДНК вокруг белка Dps и его ассоциатов. Обнаруженные нами различные типы конденсированного состояния ДНК в изучаемых покоящихся клетках E. Coli (гетерогенность конденсации ДНК) дают дополнительные аргументы в пользу концепции, рассматривающей микробную популяцию, как многоклеточный организм. Проведено изучение изменений в архитектуре ДНК под влиянием химического аналога аутоиндуктора анабиоза 4-гексилрезорцина (4ГР). Рост концентрации 4ГР индуцирует переход части клеток популяции в анабиотическое покоящееся состояние, а затем и в мумифицированное состояние. Проведенные исследования структуры ДНК в анабиотическом и мумифицированном состояниях показывают спектроскопическую идентичность структуры ДНК в покоящемся анабиотическом состоянии и в покоящемся состоянии, образующемся при стрессе голодания. Исследования структуры ДНК в мумифицированном состоянии показывают сильное отличие от структуры ДНК в анабиотическом состоянии.

DNA is organized in the nucleoid of an actively growing cell hierarchically with three levels of DNA compaction: The lower level (small scale ≥ 1 kb bp) is provided by interaction with histone-like NAP proteins. Actively growing cells maintain a dynamic, far from equilibrium order through metabolism. When cells enter a dormant state (practically complete absence of metabolism), the usual biochemical methods of protecting DNA cease to work, and cells, adapting to new conditions, are forced to use the physical mechanisms of DNA protection. The structure of DNA in the nucleoid of dormant cells formed under starvation stress was studied using synchrotron radiation diffraction and transmission electron microscopy (TEM). The experimental results made it possible to visualize the structures of the lower hierarchical level of DNA compaction in the nucleoid of dormant cells. A series of diffraction experiments performed for the first time indicates the presence of a periodic ordered organization of DNA in all studied bacteria. TEM made it possible to extract fine visual information about the type of DNA condensation in the nucleoid of the bacterium Escherichia coli. Intracellular nanocrystalline, liquid-crystalline and folded nucleosome-like structures of DNA have been found. The folded nucleosome-like structure was observed for the first time and is the result of multiple folding of long DNA molecules around the Dps protein and its associates. The different types of DNA condensed state found by us in the studied dormant E. coli cells (DNA condensation heterogeneity) provide additional arguments in favor of the concept that considers a microbial population as a multicellular organism. The study of changes in DNA architecture under the influence of the chemical analogue of the autoinducer of anabiosis 4-hexylresorcinol (4HR) was studied. An increase in the 4GR concentration induces the transition of a part of the cells of the population to an anabiotic dormant state, and then to a mummified state. The studies of the DNA structure in the anabiotic and mummified states show the spectroscopic identity of the DNA structure in the dormant anabiotic state and in the dormant state formed during starvation stress. Studies of the structure of DNA in the mummified state show a strong difference from the structure of DNA in the anabiotic state.