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      科學家們觀察細菌“魚叉”的DNA來加速它們的進化
      
			
      
				2019-04-16 10:40:32
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      印第安納大學的科學家首次直接觀察了細菌用于快速進化新特性的關鍵步驟，包括抗生素抗性。利用IU發(fā)明的方法，研究人員記錄了細菌附屬物的第一張圖像 - 比人類頭發(fā)細10,000倍 - 因為它們伸出來捕捉DNA。然后可以通過稱為DNA攝取或“水平基因轉移”的過程將這些DNA片段整合到細菌自身的基因組中。
      

      科學家們觀察細菌“魚叉”的DNA來加速它們的進化
      

      這項工作于6月11日在“自然微生物學”雜志上發(fā)表。
      

      “水平基因轉移是抗生素耐藥性在細菌物種之間移動的重要途徑，但之前從未觀察到過程，因為所涉及的結構非常小，”資深作者，IU布盧明頓學院助理教授Ankur Dalia說。藝術與科學系生物系。
      

      “了解這一過程非常重要，因為我們越了解細菌如何共享DNA，我們就越有可能阻止它，”他補充道。
      

      根據世界衛(wèi)生組織的數據，每年有近100萬人受到抗生素耐藥細菌的影響。世衛(wèi)組織已在近49萬結核病患者和50萬人患有其他傳染病的人群中發(fā)現了這些菌株的證據。
      

      該研究中使用的細菌是霍亂弧菌，這是引起霍亂的微生物。用于在環(huán)境中捕獲DNA的細菌結構是非常薄的毛發(fā)狀附屬物，稱為菌毛。
      

      雖然科學家們知道菌毛在DNA攝取中發(fā)揮作用，但達利亞說，直到這項研究才能證明直接證據證明它們是如何起作用的。為了觀察脊柱的作用，科學家們采用了IU發(fā)明的一種新方法，用特殊的發(fā)光染料“涂抹”菌毛和DNA片段。
      

      開發(fā)用染料標記菌毛的新方法的團隊由IU杰出教授Yves Brun和IU博士領導。學生Courtney Ellison。
      

      這項新研究使用這些染料來揭示菌毛就像微觀“魚叉”一樣，通過細胞壁上的孔隙將它們的線條投射到最尖端的“長矛”上。然后菌毛通過相同的孔將DNA“卷”到細菌細胞中。
      

      達利亞說，毛孔很小，DNA需要折成兩半才能穿過細胞的開口。
      

      “這就像穿針一樣，”埃里森說，他是這項研究的第一作者。“外膜上的孔的大小幾乎是DNA螺旋彎成兩半的確切寬度，這可能是正在發(fā)生的事情。如果沒有引導它的菌毛，DNA會碰到毛孔的可能性在進入細胞的正確角度基本上是零。“
      

      接下來，達利亞說團隊想要準確研究pili如何在正確的位置“鉤住”DNA，特別是因為參與該過程的蛋白質似乎以一種全新的方式與DNA相互作用。他們還期待應用他們的菌毛標記方法來研究這些不同細菌結構所起的其他功能。
      

      “這些都是多功能的附屬物，”達利亞說。“IU發(fā)明的這種方法真正開啟了我們對各種細菌功能的基本認識。”
      
			

			
        
      
			
      
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