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        藍(lán)細(xì)菌中的小RNA分子影響代謝馴化
        
			
        
				2019-06-24 08:55:53
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        與弗萊堡大學(xué)生物學(xué)院的Wolfgang R. Hess教授和Jens Georg博士合作的國(guó)際研究人員發(fā)現(xiàn)了一種小RNA分子，它在藍(lán)細(xì)菌如何根據(jù)可用鐵量調(diào)節(jié)新陳代謝方面起著關(guān)鍵作用。在環(huán)境中。有氧光合作用 - 植物，藻類(lèi)和藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生氧氣并收獲太陽(yáng)能以合成有機(jī)物質(zhì) - 是一個(gè)依賴鐵的過(guò)程。當(dāng)只有少量的鐵可用時(shí)，藍(lán)細(xì)菌能夠通過(guò)使用研究人員所稱的IsaR1來(lái)降低其光合作用，IsaR1代表“鐵應(yīng)激激活的RNA 1”。研究小組在最新一期的“當(dāng)代生物學(xué)”雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
        

        藍(lán)細(xì)菌中的小RNA分子影響代謝馴化
        

        由于它們依賴鐵，產(chǎn)生氧的光合細(xì)胞面臨雙重困境。一方面，三價(jià)鐵(Fe3 +)和氧氣傾向于彼此反應(yīng)并形成一種通常不溶于富氧環(huán)境的銹，這意味著所得的鐵化合物不能用于代謝。另一方面，亞鐵(Fe2 +)可以通過(guò)與每個(gè)活細(xì)胞中存在的分子反應(yīng)而導(dǎo)致產(chǎn)生危險(xiǎn)的自由基。因此，鐵是一種必不可少但具有潛在危險(xiǎn)的元素，細(xì)胞必須不斷調(diào)節(jié)其狀態(tài)和濃度。
        

        長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)知道許多細(xì)菌在一種名為Fur的轉(zhuǎn)錄因子的幫助下保持其鐵水平穩(wěn)定，F(xiàn)ur代表“鐵吸收調(diào)節(jié)劑”。當(dāng)存在足夠量的鐵時(shí)，F(xiàn)ur將其結(jié)合。這使得Fur能夠充當(dāng)阻遏物，這意味著它對(duì)某些基因的表達(dá)具有抑制作用。如果發(fā)生鐵饑餓，則毛發(fā)失去結(jié)合的鐵原子，使細(xì)菌產(chǎn)生某些蛋白質(zhì)，例如，確保鐵的攝取。
        

        當(dāng)沒(méi)有足夠的鐵時(shí)，細(xì)菌也必須抑制其他基因的表達(dá)，這樣它們就能阻止特別富含鐵的蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，并且對(duì)于在不利條件下存活不是絕對(duì)必要的。對(duì)于含氧光合作用的裝置尤其如此，其是細(xì)胞中最富鐵的超分子結(jié)構(gòu)。DNA中包含的信息的轉(zhuǎn)錄涉及調(diào)節(jié)RNA。這些RNA分子之一是IsaR1。當(dāng)鐵含量低時(shí)，IsaR1會(huì)影響藍(lán)細(xì)菌的光合作用以三種不同的方式。首先，IsaR1抑制對(duì)光合作用很重要的多種蛋白質(zhì)的表達(dá)。其次，IsaR1干擾導(dǎo)致綠色光合色素葉綠素產(chǎn)生的生化途徑，當(dāng)鐵缺乏時(shí)，需要少量生長(zhǎng)。第三，IsaR1不利于鐵 -硫簇的蛋白質(zhì)表達(dá)，這在光合作用中也很重要。
        

        同樣值得注意的是，與調(diào)節(jié)蛋白的基因相比，IsaR1僅由68個(gè)核苷酸組成，調(diào)節(jié)蛋白通常需要數(shù)千個(gè)這樣的構(gòu)建模塊。沃爾夫?qū)账拐f(shuō)：“發(fā)現(xiàn)如此短的RNA分子控制新陳代謝中的這種主要的馴化反應(yīng)，從而影響三個(gè)不同水平的光合機(jī)械，這是一個(gè)驚喜。”該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果不僅提供了對(duì)光合藍(lán)藻的以前未知的適應(yīng)策略的洞察力;它們還使研究人員得出關(guān)于所有“綠色”生物(包括植物和藻類(lèi))中光合作用過(guò)程調(diào)節(jié)的關(guān)鍵結(jié)論。
        

        背景：藍(lán)細(xì)菌
        

        在澳大利亞發(fā)現(xiàn)的稱為疊層石的微化石表明，光合作用藍(lán)藻是地球上最古老的生命形式。類(lèi)似的細(xì)胞甚至已經(jīng)存在于30多億年前。它們的光合作用將氧氣釋放到大氣中，并在幾千年內(nèi)積累，最終使動(dòng)物和人類(lèi)進(jìn)化。藍(lán)藻，特別是海洋中的藍(lán)藻，在今天的環(huán)境周期中繼續(xù)發(fā)揮著重要作用。
        
			

			
          
        
			
        
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