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      研究人員針對保護(hù)細(xì)菌DNA食譜的蛋白質(zhì)
      
			
      
				2019-03-27 10:17:21
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      細(xì)菌引起許多嚴(yán)重疾病，從食物中毒到肺炎?？茖W(xué)家們面臨的挑戰(zhàn)是，引起疾病的細(xì)菌非常有彈性。例如，當(dāng)像大腸桿菌(大腸桿菌)這樣的細(xì)菌經(jīng)歷饑餓時，它們會大量重組細(xì)菌DNA，使它們能夠在壓力條件下存活下來。
      

      研究人員針對保護(hù)細(xì)菌DNA食譜的蛋白質(zhì)
      

      為了實現(xiàn)這一壯舉并提高其存活機(jī)會，大腸桿菌菌株顯著增加了一種稱為Dps的蛋白質(zhì)的數(shù)量，這種蛋白質(zhì)將細(xì)菌DNA壓縮成致密的水晶狀復(fù)合物并保護(hù)其免受損傷。雖然之前的研究表明Dps是保護(hù)細(xì)菌免于饑餓和其他壓力因素的原因，研究人員并不知道這種特殊蛋白質(zhì)是如何起作用的。
      

      在Cell發(fā)表的一篇新論文中，羅切斯特大學(xué)生物學(xué)副教授Anne Meyer和研究助理Elio Abbondanzieri以及其他同事描述了Dps的一些獨(dú)特特征，這些特征幫助細(xì)菌在壓力條件下生存。他們的研究可能有助于導(dǎo)致更有針對性的抗生素和其他藥物治療。
      

      細(xì)胞內(nèi)的“食譜”
      

      想象一下，細(xì)胞中的每條DNA鏈都是單獨(dú)的食譜。為了制作頭發(fā)，你會拔出頭發(fā)食譜卡。為了消化你的食物，你會按照消化食譜卡并在該食譜中表達(dá)基因“成分”。但是，當(dāng)你正在做飯時，你不想讓所有的食譜同時在廚房里進(jìn)行，所以你要將它們存放在食譜盒中，然后拉出你需要的食譜來保護(hù)它們。
      

      高等生物如植物和動物中的細(xì)胞不含Dps。然而，根據(jù)Abbondanzieri的說法，他們做了類似的事情。“當(dāng)他們不需要時，他們打包并壓縮基因組的部分，就像存放在盒子里的食譜一樣。壓實可以幫助保護(hù)DNA免受損害，因為DNA被”封閉“在細(xì)胞質(zhì)的其他部分。
      

      每當(dāng)DNA在高等生物中被壓實時，壓實的基因就不太可能被表達(dá)。研究人員認(rèn)為，當(dāng)細(xì)菌DNA被Dps壓實時，它們會在細(xì)菌(一種較低的生物體)中看到同樣的效果。
      

      “由于我們知道Dps壓縮細(xì)菌DNA，我們認(rèn)為這種壓縮很可能會導(dǎo)致表達(dá)的基因發(fā)生重大變化，”Meyer說。
      

      “但我們沒有看到這一點(diǎn)。”
      

      意外的結(jié)果
      

      雖然Dps確實壓縮了細(xì)菌DNA，但壓實對基因的表達(dá)沒有任何影響。表達(dá)或轉(zhuǎn)錄基因-RNA聚合酶(RNAP)的酶能夠與DNA結(jié)合并同樣表達(dá)基因，無論DNA在壓力期間是否被Dps濃縮。
      

      “細(xì)菌與我們在高等生物中看到的不同，因為它們的'食譜'仍然可以讀取，即使它們在食譜盒中，”Meyer說。“即使它們被壓實和保護(hù)，它們?nèi)匀豢梢员槐磉_(dá)。大腸桿菌是第一個我們看到強(qiáng)烈壓實而基因表達(dá)無變化的細(xì)菌例子。”
      

      那么Dps的主要作用是什么，如果基因表達(dá)被保留，細(xì)菌DNA是否被壓縮?
      

      研究人員觀察到，雖然RNAP仍可完全接觸Dps壓縮的DNA，但其他可切割和損傷DNA的蛋白質(zhì)則完全被阻斷。因此，他們推測Dps可以濃縮細(xì)菌DNA以保護(hù)DNA不被破壞或突變，同時仍允許細(xì)菌表達(dá)幫助其抵抗壓力條件的基因。
      

      如果是這種情況，當(dāng)Dps與DNA結(jié)合時，Dps的保護(hù)作用會進(jìn)一步增強(qiáng)。例如，Dps可以中和鐵，這是一種對DNA造成廣泛損害的元素。
      

      有針對性的抗生素和藥物治療
      

      認(rèn)識到Dps的影響可能會導(dǎo)致更有針對性的抗生素的發(fā)展。
      

      “許多致病性細(xì)菌，包括那些負(fù)責(zé)食物中毒，泌尿道感染，克羅恩病，靠的Dps在其宿主的生存，”邁爾說。“我們的研究表明，如果你想針對Dps作用，你需要直接阻斷其DNA結(jié)合或鐵氧化。”
      

      邁耶還指出，該研究可能會導(dǎo)致激進(jìn)的新療法，這些新療法采用Dps作為屏障，在高壓力環(huán)境中保護(hù)人類DNA，例如高輻射區(qū)域。
      

      Dps是否可以用于人類或其他高等生物以保護(hù)DNA，同時仍允許其執(zhí)行其他功能?
      

      梅耶說：“我不知道這是否有效，但我認(rèn)為在實驗室環(huán)境中嘗試是非常有趣的。”
      
			

			
        
      
			
      
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