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      桿狀革蘭氏陽性土壤細(xì)菌谷氨酸棒桿菌在生物技術(shù)中起重要作用
      
			
      
				2019-06-17 10:04:43
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      谷氨酸棒桿菌(一種生物技術(shù)重要的微生物)中DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂控制的新見解有助于優(yōu)化氨基酸的工業(yè)生產(chǎn)。
      

      桿狀革蘭氏陽性土壤細(xì)菌谷氨酸棒桿菌在生物技術(shù)中起重要作用
      

      桿狀革蘭氏陽性土壤細(xì)菌谷氨酸棒桿菌在生物技術(shù)中起重要作用。如其物種名稱所示，谷氨酸棒桿菌大量合成谷氨酸(蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的20種經(jīng)典氨基酸之一)，并用于大規(guī)模生產(chǎn)該氨基酸和許多其他氨基酸。然而，產(chǎn)量的事實(shí)是，在與細(xì)菌等比較受限大腸桿菌，棒狀桿菌生長的文化相對緩慢。來自慕尼黑Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)的微生物學(xué)家Marc Bramkamp教授和他的研究小組現(xiàn)在仔細(xì)研究了谷氨酸棒桿菌增長和擴(kuò)散的模式，并揭示了這些過程以前未知的方面，可以利用這些方面來提高其增長率。
      

      細(xì)菌細(xì)胞分裂之前是細(xì)菌染色體的復(fù)制。復(fù)制從單一起源開始，并且需要DNA雙螺旋的兩條鏈的節(jié)段解離。DNA鏈的局部分離發(fā)生在所謂的復(fù)制叉上。然后每條鏈充當(dāng)用于酶促合成互補(bǔ)鏈的模板。因此整個(gè)過程導(dǎo)致每個(gè)親本染色體的兩個(gè)拷貝的產(chǎn)生，其在兩個(gè)子細(xì)胞之間平均分布。在許多細(xì)菌物種中，包括大腸桿菌(只有一個(gè)圓形染色體)，生成時(shí)間實(shí)際上短于完全復(fù)制染色體所需的時(shí)間。微生物通過在前一個(gè)DNA終止之前啟動(dòng)第二輪DNA復(fù)制來實(shí)現(xiàn)這一壯舉。結(jié)果，子細(xì)胞含有染色體，在細(xì)胞分裂時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了新一輪的復(fù)制。這種細(xì)胞增殖模式被稱為“多因子”復(fù)制，因?yàn)槊總€(gè)復(fù)制分子將包含幾個(gè)復(fù)制叉。
      

      人們一直認(rèn)為，棒狀細(xì)菌生長速度足夠慢，以確保其染色體在細(xì)胞分裂發(fā)生前有足夠的時(shí)間完全復(fù)制 - 因此該屬的成員不會(huì)利用多重復(fù)制。LMU的研究人員在高分辨率顯微鏡的幫助下觀察了多代中谷氨酸棒桿菌細(xì)胞的生長情況。令他們驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)該物種實(shí)際上能夠?qū)崿F(xiàn)DNA復(fù)制的多重模式。“這是一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗馕吨瓌t上應(yīng)該可以提高谷氨酸棒桿菌的生長速度，”Bramkamp說。“無論如何，它的DNA復(fù)制率不是限制因素。”
      

      此外，新的研究表明，谷氨酸棒桿菌細(xì)胞通常含有兩組完整的染色體(因此是'二倍體')，而絕大多數(shù)細(xì)菌物種被認(rèn)為只含有一種。二倍體條件賦予許多優(yōu)點(diǎn)。例如，它有助于雙鏈DNA斷裂的愈合和其他類型的DNA損傷，因?yàn)槿旧w的未受影響的拷貝可以作為修復(fù)過程的模板。這對暴露于潛在DNA損傷影響(如紫外線)的細(xì)菌特別重要。因此，新研究的作者認(rèn)為谷氨酸棒桿菌的二倍體特征代表了對高水平環(huán)境壓力的適應(yīng)。
      

      谷氨酸棒桿菌也與許多臨床上重要的病原體密切相關(guān)，包括導(dǎo)致白喉，肺結(jié)核或麻風(fēng)病等傳染病的物種。“由于密切相關(guān)的生物體中的基本細(xì)胞生物學(xué)過程通常具有相似的結(jié)構(gòu)，我們的發(fā)現(xiàn)應(yīng)該使我們能夠?qū)@些病原體的生長方式做出可靠的預(yù)測，”Bramkamp指出。他和他的同事認(rèn)為，他們的研究結(jié)果也將有助于開發(fā)基于抑制DNA復(fù)制的棒狀桿菌感染的新療法。
      
			

			
        
      
			
      
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