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細菌DNA遭受壓縮時仍保持它的基因表達
點擊次數(shù):927 更新時間:2018-10-24

      細菌引起許多嚴重疾病,如食物中毒和肺炎??茖W家們面臨的挑戰(zhàn)是,引起疾病的細菌是非常有彈性的。比如,當諸如大腸桿菌之類的細菌經(jīng)歷饑餓時,它們會大規(guī)模地重新組裝它們的DNA,從而使得它們能夠在應激條件下存活下來。 為了實現(xiàn)這一壯舉及提高存活機會,大腸桿菌菌株顯著增加一種被稱作Dps的蛋白的數(shù)量。這種蛋白將細菌DNA壓縮成致密的水晶狀復合物并保護其免受損傷。雖然之前的研究已表明Dps保護細菌免受饑餓和其他的應激因素,但是科學家們并不知道這種特殊的蛋白是如何發(fā)揮作用的。

      在一項新的研究中,來自荷蘭卡夫利納米科學研究所、格羅寧根大學、代爾夫特理工大學、美國羅徹斯特大學和俄亥俄州立大學的研究人員描述了Dps有助細菌在應激條件下存活下來的一些*的特征。相關研究結果發(fā)表在2018年8月23日的Cell期刊上,論文標題為“Global DNA Compaction in Stationary-Phase Bacteria Does Not Affect Tranion”。論文通信作者為羅徹斯特大學生物學副教授Anne Meyer、夫利納米科學研究所的Elio Abbondanzieri和Nynke Dekker。

       植物和動物等高等生物中的細胞不含有Dps。然而,它們也會做類似的事情。當它們不需要基因組的某些片段時,它們會包裹這些片段并進行壓縮。這種壓縮能夠有助讓DNA免受損傷,這是因為這會將DNA與細胞質的其他部分隔離開來。每當DNA在高等生物中遭受壓縮時,處于壓縮的基因組片段中的基因就更不可能表達。這些研究人員原本認為當細菌DNA被Dps壓縮時,他們會在細菌(一種低等生物)中觀察到同樣的效果。

      但是,實際上,這些研究人員觀察到令人吃驚的結果:盡管Dps確實會壓縮細菌DNA,但是這種壓縮并不對基因表達產(chǎn)生任何影響。當遭受應激時,不論DNA是否被Dps壓縮,作為一種對基因進行轉錄的酶,RNA聚合酶(RNAP)能夠結合到DNA上,仍然能夠表達基因。大腸桿菌是他們觀察到的盡管DNA遭受強烈的壓縮但是基因表達沒有發(fā)生變化的*細菌。

       問題來了,如果不論細菌DNA是否遭受壓縮,基因表達都得以保持,那么Dps的主要作用到底是什么呢?

       這些研究人員觀察到盡管RNA聚合酶仍然能夠*接觸到遭受Dps壓縮的DNA,但是其他的能夠切割和破壞DNA的蛋白被*阻斷。因此,他們猜測Dps壓縮細菌DNA的目的可能是保護它免受破壞或突變,同時仍然允許細菌表達有助于其抵抗應激條件的基因。

       如果是這種情形的話,那么當Dps結合到DNA上時,它的保護作用會因局部作用得到進一步強化。比如,Dps能夠中和鐵,即一種對DNA造成廣泛破壞的元素。理解Dps的作用可能有助于人們開發(fā)出具有更強靶向性的抗生素和其他的藥物療法。

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