中国基因网

中国基因网您的位置：首页 >基因科普 >

研究人员发现分子开关会引发细菌致病性

2019-01-17 11:42:29 • 来源：

科学家们首次揭示了转变细菌致病基因的分子步骤。能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员利用一系列高功率X射线成像技术表明，与DNA结合的组蛋白样蛋白与基因链的物理扭曲有关，染色体的超螺旋可以触发导致微生物入侵的基因的表达。这项研究将于7月29日发表在“ 科学进展 ”杂志上，可以为开发预防或治疗细菌感染的药物开辟新的途径，研究作者说。

研究人员发现分子开关会引发细菌致病性

研究人员研究了长链DNA是如何紧密缠绕的，如果它们适合紧凑的空间则是必需的。对于真核生物，这些链缠绕在组蛋白上以适应细胞核。对于包含细菌的单细胞原核生物，HU蛋白作为组蛋白，染色体聚集在缺乏膜的类核中。

当DNA压实的正常曲折变成超螺旋时，就会开始出现问题。

“人们已经知道DNA超螺旋会导致细菌的致病性，但细菌染色体如何凝聚，组织并最终分离已经成为一个半世纪以来的难题，”该研究的主要作者，伯克利研究科学家Michal Hammel说。实验室的分子生物物理学和综合生物成像部门。“我们第一次做的是在大肠杆菌中观察这种包装是如何完成的，我们还发现HU蛋白包装染色体的方式可以触发基因表达。这是新的。”

捕捉HU在行动中

阐明这些分子机制需要在伯克利实验室的高级光源(DOE科学用户设施办公室)使用两条光束线对不同分辨率和阶段的HU蛋白进行成像。由资深科学家John Tainer执导的SIBYLS(结构综合生命科学生物学)光束线结合了X射线晶体学和小角度X射线散射(SAXS)能力。晶体学提供了HU蛋白如何与细菌DNA相互作用的原子级细节，而SAXS能够显示HU蛋白如何组装并影响溶液中较长的DNA链。

为了清楚地了解这种扭曲和包装在细胞水平上的表现，Hammel与伯克利实验室的科学家Carolyn Larabell合作，他是国家X射线断层扫描中心(NCXT)的主任，也是Advanced Light Source的成员。

“我们需要这些不同技术的相互作用，以全面了解HU与DNA的相互作用如何影响细菌，”Larabell补充道，他也是加州大学旧金山分校的解剖学教授。“通过X射线断层扫描，我们能够看到有机材料中的自然对比度尽可能接近生存状态，我们可以提供染色体在致病菌和正常大肠杆菌菌株中的压实程度的定量比较。 “。

Larabell计算出致病性大肠杆菌中的遗传物质非常紧密，与非突变体相比，其消耗量不到一半。

控制发病机制的目标

在本文之前，人们一直认为酶拓扑异构酶是细菌DNA卷曲的主要驱动因素。这项新研究表明，独立于拓扑异构酶，改变HU蛋白的组装足以诱导细菌生长不同阶段的DNA卷曲变化。“有关HU蛋白作为基因表达的触发因素，它的特点是它很快，”Hammel说。“作为细菌的生存机制，这是有道理的，需要快速适应不同的环境。”

研究结果也提出了一个问题：如果可以开启致病性，它是否也可以关闭?“我们当然希望在未来的研究中回答这个问题，”Hammel说。“这些HU相互作用可能成为控制发病机制的有吸引力的靶标，不仅是细菌，还有其他具有可比遗传结构的微生物。”

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。

推荐内容